Name: الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد والكهربية في الدماغ القوارض (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-08-19T17:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 22 s
Description: اكتشف طريقة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي والتسجيل الكهربائي المتزامن في أدمغة القوارض. تُمكّن هذه التقنية الباحثين من دراسة العلاقة بين النشاط العصبي وإشارات BOLD بدقة عالية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

وأيد عمل المعاهد الوطنية للصحة R21NS057718 1 - 01.

1. هذه هي عملية جراحية غير البقاء. الخطوة الأولى هي زرع أقطاب كهربائية. في هذا المثال ، سيتم زرع أقطاب كهربائية في مناطق القشرة الحسية الجسدية من forepaw الأولية كل من نصفي الكرة الأرضية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تخدير الفئران (ذكور الفئران SD ، 200-300 ز) مع 2 ٪ isoflurane والإصلاح في مكانه على نظام الجراحية المجسم. قبل البدء في عملية جراحية ، تأكد من أن الحيوان هو تخدير جيدا ويسلك أي استجابة لقرصة أخمص قدميه. إزالة الفراء قبل فتح فروة الرأس. فصل العضلات والأنسجة الأخرى فوق الجمجمة ومنع أي نزيف على سطح العظام باستخدام cauterizer. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يعد رصيف على سطح الجمجمة (بالقرب من مفرق على شكل V - خط الوسط الأمامي) كنقطة التثبيت للرمح القطب المزروع ، وذلك باستخدام الاسمنت الأسنان. قد وضع المسمار مجموعة صغيرة من النايلون في العظام قبل تطبيق زيادة الاستقرار الاسمنت الأسنان. يجب أن يكون حجم الرصيف شكل مع الأسمنت بنحو 5 مم و 3 مم × 5 2 في المنطقة على قاعدة (أنظر الشكل 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام الحفر الكهربائية يميل غرامة ، وفتح الجمجمة بدقة وفضح الجافية على تمثيل في القشرة الحسية الجسدية forepaw الأساسي لكل نصف الكرة الغربي. يجب على كل ثقب قطره بحوالي 1 ملم المتمركزة 1 ملم الأمامي لو 4 ملم من bregma الوحشي. تحت المجهر ، وقطع فتحة صغيرة في الجافية باستخدام إبرة حقنة غيض ، والحرص على تجنب أي ضرر بالسفينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل إدراج كل قطب ، تأكد من عدم وجود نزيف أو نضح موجودا بالقرب من الشقوق. وينبغي أن يكون مستعدا microelectrodes الزجاج قبل الجراحة مع ما يقرب من 3 ~ 4 سم وطول رمح مقاومة من 1 ~ 5 Mω. ملء الشعرية القطب مع CSF الاصطناعي (ACSF) وإدراج كل قطب كهربائي بشكل غير مباشر (~ 45 درجة ، من الخلف إلى الأمام) في الدماغ ~ 0.4 مم من الجافية فتحها باستخدام الذراع المجسم. قبل تحديد موضع التنفيذ ، والتحقق من الإشارات الكهربائية. وينبغي أن تراجع واحدة من نهاية سلك الفضة chloridized في ACSF والطرف الآخر متصلا المدخلات يؤدي إلى مكبر للصوت. سلك الفضة ، وتعلق تحت الجلد في الجزء الخلفي من الجلد فتح ، بمثابة قطب المرجعية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل تثبيت القطب ، والتحقق من مضاعفة مساحة الجراحية وتأكد من عدم حدوث نزف أو نضح ، ومن ثم تطبيق معجون الأسنان ليحل محل إزالة الجلد والعضلات على الجمجمة. استخدام معجون الأسنان على تحسين جودة الصورة من خلال تقليل MR الحساسية عدم تطابق في واجهة الجمجمة / الهواء. إرفاق رمح الكهربائي إلى الرصيف أعدت مع الاسمنت الأسنان (انظر الشكل 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد علاج الأسنان الاسمنت ، ونقل الحيوان إلى مهد التصوير بالرنين المغناطيسي والإصلاح في المكان. رصد حالة الفئران ليالي الفسيولوجية للفترة المتبقية من الدراسة ، بما في ذلك درجة حرارة الجسم ومعدل التنفس ، ومعدل 2 SPO القلب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> موقف لفائف السطحية (الإرسال / التلقي) على رأسه ، مع الأقطاب البارزة من وسط لفائف. إضافية على شكل قوس تغطية الثابت الذي يجلس على قمة مهد بمثابة دعم لتثبيت للقطب يؤدي لتجنب الحركة التي يسببها التنفس الحيوانية. يؤدي استخدام التصوير والتسجيل في وقت واحد تمتد إلى ~ 5 م (يقع مكبر للصوت خارج الغرفة المغناطيس) ومغطاة بالبلاستيك موصل والتي هي بمثابة درع السلبي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يمكن أن تنتقل من التخدير لisoflurane medetomidine للحد من النشاط العصبي قمع الرغبة. فحص الإشارات الكهربائية مرة أخيرة قبل نقل الحيوان إلى المغناطيس. في دراساتنا ، وتسجيل المعلمات على النحو التالي : × 1000 تضخيمها ، 0.1Hz ~ 5 K - تصفيتها ممر الموجة هرتز ، 60 هرتز ، درجة وتصفيتها ، و 12 كيلوهرتز معدل عينة تمثيلية للتحويل إلى الرقمية. </li></ol> 2. عند هذه النقطة ، يتم إدخال الحيوان في الماسحة الضوئية التصوير بالرنين المغناطيسي للتصوير وتسجيل متزامنة. لتخدير الحيوانات في جميع أنحاء الداخلي التصوير. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم استخدام 9.4 T الحيوانات الصغيرة التصوير بالرنين المغناطيسي للنظام (بروكر ، ألمانيا) في دراساتنا. قبل التسجيل ، يجب وضع معايير التصوير. وتستخدم الطائرة الكشفية three الصورة لموقف أشعة الرنين المغناطيسي الوظيفي. لتحسين تجانس الحقل المغناطيسي ، وهو shimmed حجم الاهتمام به FASTMAP 1. للدراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي ، وقد تم اختيار شريحة التصوير الاكليلية ، التي شملت forepaw الابتدائية الثنائية المناطق الحسية الجسدية ، والتي تم زرع أقطاب كهربائية. كان التصوير المعلمات EPI FOV ، 1.92 X 1.92 سم 2 ؛ حجم المصفوفة ، 64 × 64 ، وفي الطائرة القرار ، 0.3 X 0.3 مم 2 ؛ شريحة سمك ، و 2 مم ؛ TR / TE ، 500/15 مللي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد التصوير يمكن الإعداد الكامل ، في وقت واحد تسجيل الرنين المغناطيسي الوظيفي ، وتبدأ. ويبين الشكل 2 صورة ممثل برنامج التحصين الموسع والتسجيلات الخام أثناء التصوير. التبديل السريع للالتدرجات النتائج خلال الحصول على الصور في تسجيلات المشبعة ، والتي تستمر لجزء صغير فقط من كل دورة من دورات الفحص (22 / 500 مللي ثانية). بعد الحصول على الصور ، وretur الإشارة الكهربائيةنانوثانية إلى خط الأساس مع نموذج غير المشبعة التذبذب (انظر الشكل 3). الرنين المغناطيسي الوظيفي يمكن أن تجري خلال الجمع بين وتسجيل حالة الراحة (كما هو موضح في هذه الدراسة) أو من خلال التحفيز. دراسات لتحفيز الاقتصاد ، والمعلمات التصوير هي نفسها لدراسة حالة الراحة ، مع التحفيز الكهربائي للforepaw زودت به 9 هرتز ، 1 ~ 4 أمبير الحالية. هو الموت الرحيم في الفئران بعد الفحص النهائي. </li></ol> 3. بعد التصوير والتسجيل في وقت واحد ، يجب أن تكون البيانات قبل معالجتها قبل التحليل النهائي. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نبدأ مع إزالة القطع الأثرية التدرج من التسجيلات الكهربية (انظر الشكل 3). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويمكن استخراج بنية الضجيج بسبب المسح الضوئي عن طريق حساب متوسط ​​جميع ~ 500 مللي ثانية (TR) أقسام ، كل منها يناظر الفاصلة بين الصورتين الرنين المغناطيسي الوظيفي متتالية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طرح هيكل متوسط ​​الضجيج من التسجيلات الأصلية. هذا الأسلوب فقط بتصحيح شرائح تسجيل غير المشبعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم استبدال كل قطعة المشبعة المقابلة لتناوب الانحدار خلال الحصول على الصور من خلال الخط ، الذي يمر بين وقت قبل نقطة والنقطة مرة بعد الانحدار بفعل التشبع. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم يتم تحويل التسجيلات denoised الإمكانات الميدانية على الصعيد المحلي (LFPs) لدوام السلطة ، والتي سيكون لها نفس القرار الزماني كما دوام الرنين المغناطيسي الوظيفي. يتم استخدام الطاقة في غضون متوسط ​​2 بن الثانية لحساب أدنى الترددات (دلتا الفرقة ، 1 ~ 4 هرتز) ، مع بن لفرقة 1 ثانية ثيتا (4 ~ 8 هرتز) الترددات ، وبن ليالي بين 0.5 ~ إشارات المشبعة المجاورة للترددات أعلى (&gt; 8 هرتز ، وألفا لعصابات غاما). تم نقل نافذة منزلقة لجميع نطاقات التردد بزيادات ق 0.5 ، TR مطابقة للبيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لبيانات الصورة ، يتم تنفيذ معيار تجهيزها الرنين المغناطيسي الوظيفي ، بما في ذلك حركة التصحيح الرأس ، وتجانس مع صورة FWHM 0.5 مم ، وإزالة الخطية الانجراف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويجري عبر تحليل الارتباط بين الوقت دورات LFP السلطة وطبعا الوقت من كل البيانات فوكسل التصوير. الفجوات الزمنية مختلفة تسمح للفحص من الوقت التي تعتمد على الارتباط (انظر الشكل 4). </li></ol> ممثل النتائج : كمثال ، يمكن استخدام هذه التقنية للتحقيق في العلاقة بين النشاط العصبي التلقائي وتقلبات جريئة. ويبين الشكل 4 خرائط الارتباط بين السلطة وLFP إشارة جريئة في وقت تتخلف بين -2.5 و 9.5 ليالي من الفئران. وترتبط التقلبات BOLD التردد المنخفض (&lt;0.1 هرتز) من المناطق القشرية قرب الطرف الكهربائي مع التغيرات السلطة LFP (&lt;0.1 هرتز) في التأخير من 2 ~ 6 ثانية. <img src="/files/ftp_upload/1901/1901fig1.jpg" alt="الشكل 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="الشكل 1"> الشكل 1. تكوين تخطيطي لزرع قطب كهربائي والمنطقة التصوير مع لفائف السطح. <img src="/files/ftp_upload/1901/1901fig2.jpg" alt="الشكل 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="الشكل 2"> الشكل 2. يظهر ممثل صورة EPI الاكليلية ، بما في ذلك نصائح القطب ، في اللوحة اليسرى. لوحة يظهر الحق التسجيلات الكهربية الخام قبل وأثناء التصوير. <img src="/files/ftp_upload/1901/1901fig3.jpg" alt="الشكل 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="الشكل 3"> الشكل 3. بواسطة يركز اهتمامه على دورة المسح يمكن للمرء أن ينظر إلى أنه يمكن إزالة هذا الأثر (أخضر) أثناء التصوير من التسجيلات الأصلية (الأزرق). استخدمت دوام denoised (أحمر) لمزيد من التحليل. <img src="/files/ftp_upload/1901/1901fig4.jpg" alt="الشكل 4" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="الشكل 4"> الشكل 4. خرائط الاكليل (من الفئران العادية) من علاقة بين قوة عفوية نشاط الفرقة الدلتا من القطب وإشارة يستريح الدولة BOLD في وقت متأخرة من -2.5 الى 9.5 ثانية. الحد الأقصى هو ارتباط لوحظ في SI الثنائية في حوالي 4 ثانية 5 ~ في الفئران isoflurane - تخدير. لون شريط يمثل حكم بيرسون

<ol><li>Gruetter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic%2C+localized+in+vivo+adjustment+of+all+first-+and+second-order+shim+coils%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Automatic, localized in vivo adjustment of all first- and second-order shim coils.</a> Magn Reson Med. 29 (6), 804-804 (1993).</li>
<li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+investigation+of+the+basis+of+the+fMRI+signal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal.</a> Nature. 412 (6843), 150-150 (2001).</li>
<li>Nir, Y., Fisch, L., Mukamel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coupling+between+neuronal+firing+rate%2C+gamma+LFP%2C+and+BOLD+fMRI+is+related+to+interneuronal+correlations%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Coupling between neuronal firing rate, gamma LFP, and BOLD fMRI is related to interneuronal correlations.</a> Curr Biol. 17 (15), 1275-1275 (2007).</li>
</ol>

كلا تسجيل الكهربية والرنين المغناطيسي الوظيفي وBOLD منفصل تقنيات متطورة. ومع ذلك ، في وقت واحد تسجيل وتصوير يمثل تحديا من جراء التدخل المتبادل 2 من طرائق اثنين. هنا نقدم حلا ممكنا لإجراء التجارب مجتمعة في القوارض. تعديل أسلوب زرع قطب كهربائي يقلل التأثير على جودة الصورة ، وإزالة قطعة أثرية للتسجيلات الكهربائية اللازمة لإزالة الضجيج الناجم عن الحصول على الصور. والتصوير في وقت واحد وتسجيل في القوارض توفير منصة قوية لمزيد من التحقيقات للمزاوجة بين النشاط العصبي التلقائي وإ...

الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد والكهربية في الدماغ القوارض

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

لدراسة الأساس العصبي للمستوى الأوكسجين في الدم التابعة (بولد) التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) إشارة ، قمنا بتطوير نموذج القوارض في البيانات التي والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي<em&gt; في الجسم الحي</emلا يمكن أن يؤديها&gt; تسجيل intracortical في وقت واحد. مزيج من تسجيل الرنين المغناطيسي والكهربائي وتحديا من الناحية التقنية لأن الأقطاب الكهربائية المستخدمة لتسجيل تشويه صور الرنين المغناطيسي MRI واكتساب يدفع الضوضاء في تسجيل الكهربائية. للحد من التدخل المتبادل بين الأسلوبين ، استخدمت microelectrodes الزجاج بدلا من المعدن ، وكان ينفذ خوارزمية إزالة الضوضاء للبيانات الكهربية. في دراساتنا ، وزرعت في أثنين microelectrodes قشرات الثنائية الحسية الجسدية الأولية (SI) من الفئران وثابتة في مكانها. وقد تم اختيار شريحة واحدة الاكليلية التي تغطي القطب نصائح للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي. ولم تدرج مهاوي الكهربائي ومواقف التثبيت في صورة شريحة لتجنب الآثار التصوير. استعيض عن إزالة فروة الرأس مع معجون الأسنان للحد من عدم تطابق حساسية ومنع القطع الأثرية جيبس ​​الرنين في الصور. اتسم هيكل الأداة التي يسببها في التسجيلات الكهربائية من الحقول بسرعة تبديل المغناطيسي أثناء التقاط صور عن طريق حساب متوسط ​​جميع دورات بمسح لكل تشغيل. وكان ثم طرح هيكل الضوضاء أثناء التصوير من التسجيلات الأصلية. ثم استخدمت الدورات denoised الوقت لمزيد من التحليل في تركيبة مع البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي. كمثال على ذلك ، تم استخدام اقتناء متزامنة لتحديد العلاقة بين الإشارات العفوية BOLD الرنين المغناطيسي الوظيفي والفرقة محدودة النشاط الكهربائي intracortical. والرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد وتسجيل الكهربية القوارض في توفير منصة للتطبيقات كثيرة مثيرة في علم الأعصاب ، بالإضافة إلى توضيح العلاقة بين إشارة BOLD الرنين المغناطيسي الوظيفي ونشاط الخلايا العصبية.

طورنا طريقة لمتزامنة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي وتسجيل الكهربية في الدماغ القوارض ، وتوفير منبر للتحقيق في العلاقة بين النشاط العصبي ومستوى الأوكسجين في الدم التابعة (بولد) إشارة التصوير بالرنين المغناطيسي.

لفحص الأساس العصبي لإشارة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) المعتمدة على مستوى أكسجة الدم (BOLD)، قمنا بتطوير نموذج للقوارض في...

أهلاً بكم، أنا جي بان من مختبر التصوير بالرنين المغناطيسي للديناميكا العصبية في قسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة إيموري في جورجيا تك. وأنا غارث تومسون، من مختبر العقل أيضاً. سنعرض لكم اليوم إجراءً للتسجيل الكهربي الفسيولوجي والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) في وقت واحد لدى القوارض.نستخدم هذه التقنية في مختبرنا لدراسة الأساس العصبي لإشارة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي. يتميز التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI) بحساسيته للتغيرات في أكسجة الدم، والتي ترتبط بالتقلبات في النشاط العصبي. ونحن نحاول تحديد ما إذا كان من الممكن استخلاص ميزات معينة من الإشارة العصبية من بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي.لنبأ الآن. نبدأ بعملية زرع قطب كهربائي دقيق. في البداية، قم بتثبيت جرذ مخدر بـ ISO fluorine في مكانه على نظام جراحي مجسم (stereotactic surgical system).احلق الفرو من أعلى رأس الحيوان باستخدام آلة حلاقة الشعر، وضع مرهمًا للعين على العينين لمنعهما من الجفاف. وقبل البدء في الجراحة، تأكد من تخدير الحيوان جيدًا وعدم إظهاره لأي استجابة عند قرص إصبع القدم. هذه جراحة غير مخصصة للبقاء على قيد الحياة. بعد إزالة الفرو، افصل العضلة والأنسجة الأخرى الموجودة فوق الجمجمة، واستخدم جهاز الكي لوقف أي نزيف على سطح العظم.ثبّت الآن برغياً نيلونياً صغيراً في العظم، ثم ضع إسمنت الأسنان لتجهيز ركيزة على سطح الجمجمة بالقرب من الوصلة الأمامية التي تتخذ شكل حرف V عند الخط الناصف. ستعمل هذه الركيزة كنقطة تثبيت لساق القطب الكهربائي المزروع، ويجب أن يبلغ ارتفاعها حوالي خمسة مليمترات ومساحتها ثلاثة في خمسة مليمترات مربعة. عند القاعدة وتحت المجهر، استخدم مثقاباً كهربائياً دقيق الرأس لفتح الجمجمة بعناية وكشف الأم الجافية فوق منطقة القوائم الأربع.التمثيل في القشرة الحسية الجسدية الأولية لكل نصف كرة مخية. يجب أن يكون قطر كل ثقب حوالي 1 mm، بحيث يتم وضعه على مسافة 1 mm أمامياً و 4 mm جانبياً من bgma. بعد ذلك، استخدم طرف إبرة حقنة لإحداث فتحة صغيرة في الأم الجافية.يجب توخي الحذر لتجنب حدوث أي تلف في الوعاء الدموي قبل إدخال الأقطاب الكهربائية. كما يجب التأكد من عدم وجود أي نزيف أو نضج بالقرب من مكان الشق. ينبغي تحضير أقطاب كهربائية زجاجية دقيقة بطول ساق يبلغ حوالي 4 cm ومقاومة تتراوح بين 1 إلى 5 MΩ قبل إجراء الجراحة.املأ الشعيرية الخاصة بالقطب الكهربائي بسائل CSF اصطناعي، ثم استخدم ذراعاً مجسمة لإدخال كل قطب كهربائي في الدماغ بشكل مائل بزاوية 45 درجة تقريباً من الخلف إلى الأمام، وأدخل الأقطاب الكهربائية على بُعد 0.4 millimeters تقريباً من الأم الجافية المفتوحة قبل تثبيتها للتحقق من الإشارة الكهربائية. اغمس أحد طرفي سلك فضي في سائل CSF الاصطناعي وقم بتوصيل الطرف الآخر بأسلاك الإدخال الخاصة بالمضخم. ويعمل سلك فضي مثبت تحت الجلد في الجزء الخلفي من الجلد المفتوح كقطب مرجعي.نقوم بتسجيل الإشارات الكهربائية بمعدل أخذ عينات يبلغ 12 kilohertz، مع تضخيمها بمعامل 1000.1، وتطبيق مرشح تمرير نطاقي حتى five kilohertz ومرشح ثلمي عند 60 hertz. الآن، تحقق مرة أخرى من المنطقة الجراحية للتأكد من عدم حدوث نزيف أو نضح، ثم ضع معجون الأسنان لاستبدال الجلد والعضلات المزالة من الجمجمة. يؤدي استخدام معجون الأسنان إلى تحسين جودة صورة الرنين المغناطيسي (MR) عن طريق تقليل عدم تطابق القابلية المغناطيسية عند الواجهة بين الجمجمة والهواء.بعد ذلك، قم بتثبيت ساق القطب الكهربائي في الجزء المجهز باستخدام الأسمنت السني. بعد جفاف الأسمنت السني، انقل الحيوان إلى مهد التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وثبته في مكانه. راقب الحالة الفسيولوجية للحيوان خلال الفترة المتبقية من الدراسة، بما في ذلك درجة حرارة الجسم، ومعدل التنفس، والأكسجة، ومعدل ضربات القلب.عندما يكون الحيوان في موضعه، ضع ملفاً سطحياً فوق الرأس مع بروز الأقطاب الكهربائية من مركز الملف. ويُستخدم غطاء صلب إضافي على شكل قوس يستقر فوق المهد ليكون بمثابة دعم لأسلاك الأقطاب الكهربائية لتقليل الحركة المرتبطة بالتنفس. وتكون الأسلاك المستخدمة في التصوير والتسجيل المتزامن مغطاة ببلاستيك موصل، والذي يعمل كدرع خامل.تمتد هذه الأسلاك لمسافة خمسة أمتار تقريبًا للوصول إلى المضخم الموجود خارج غرفة المغناطيس. افحص الإشارة الكهربائية مرة أخيرة قبل نقل الحيوان المخدر إلى المغناطيس. حافظ على تخدير الحيوان طوال إجراء التصوير مع بقاء الأقطاب الكهربائية مزروعة.دعونا نرى كيفية إجراء القياسات الفيزيولوجية الكهربائية والتصوير في آن واحد. يتم جمع بيانات التصوير باستخدام نظام MRI للحيوانات الصغيرة بقوة 9.4 Tesla. ابدأ بالحصول على صورة استطلاعية بثلاثة مستويات لتحديد موضع الشرائح مع المتدرج.دراسة Echo EPI. قم بإعداد مقطع إكليلي واحد، يتضمن المناطق الحسية الجسدية الأولية لكلا القوائم الأربع التي زُرعت فيها الأقطاب الكهربائية. الآن، اضبط مجال الرؤية على 1.92 centimeters، وحجم المصفوفة على 64 by 64 بدقة 300 by 300 microns، وسمك المقطع على two millimeters، وزمن الاسترخاء على 500 milliseconds، وزمن الصدى على 15 milliseconds لتحسين تجانس موازنة المجال المغناطيسي.تحديد حجم المنطقة محل الاهتمام باستخدام برنامج fast map عند اكتمال إعداد التصوير. يمكن الآن البدء في التسجيل المتزامن والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI). لقد قمنا بإعداد جلسة تسجيل طويلة.ابدأ بعد ذلك بعملية الحصول على الصور. يتم إنشاء نبضة TTL عند بداية كل عملية الحصول على الصور وتسجيلها بحيث يمكن مزامنة البيانات الكهربائية بسهولة مع ماسح MRI. وعند اكتمال التجربة، يتم قتل الجرذ رحيمًا.قبل البدء في التحليل، يجب معالجة البيانات مسبقاً. لنرَ كيف يتم ذلك. ابدأ بإزالة آثار التدرج (gradient artifacts) من التسجيلات الفيزيولوجية الكهربائية في برنامج matlab.يمكن استخلاص بنية الضوضاء الناتجة عن المسح من خلال إجراء متوسط لجميع مقاطع TR أولاً، حيث يتوافق كل مقطع منها مع الفاصل الزمني بين صورتين متتاليتين من صور FMRI. وتصحح هذه الطريقة مقاطع التسجيل غير المشبعة فقط، بينما يتم استبدال كل مقطع مشبع بخط يمر بين النقطة الزمنية السابقة والنقطة الزمنية اللاحقة.بعد التشبع الناجم عن التدرج، يتم تحويل تسجيلات إزالة الضوضاء إلى مسارات زمنية للقدرة، والتي تمتلك نفس الدقة الزمنية للمسار الزمني لـ FMRI. يتم تحريك النافذة المنزلقة لجميع النطاقات الترددية بزيادات قدرها 0.5 ثانية، بما يتوافق مع TR لبيانات FMRI الخاصة ببيانات التصوير.يتم إجراء المعالجة المسبقة القياسية لصور الرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI)، بما في ذلك تصحيح حركة الرأس، وتنعيم الصور، وإزالة الانجراف الخطي. كما يتم إجراء تحليل الارتباط المتبادل بين المسارات الزمنية لطاقة الجهد الميداني المحلي (LFP) والمسار الزمني من كل حجم (vle) من بيانات التصوير. وتسمح الفواصل الزمنية المتغيرة بفحص الارتباط المعتمد على الوقت.سنعرض الآن بعض النتائج التمثيلية للتسجيل والتصوير المتزامن. وعلى سبيل المثال، نستخدم هذه التقنيات المدمجة لتحديد العلاقة بين جهود الحقل المحلي (LFPs) وإشارات BOLD في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) أثناء النشاط القشري التلقائي. وترتبط تقلبات قوة LFP بشكل ملحوظ بتغيرات إشارة BOLD في منطقة صغيرة، بالقرب من طرف القطب الكهربائي، مع وجود فارق زمني يبلغ عدة ثوانٍ.تظهر المسارات الزمنية للمنطقة ذات الاهتمام تقلبات متسقة بمرور الوقت بين جهود الحقل المحلي (LFPs) وإشارة BOLD المتأخرة. لقد استعرضنا لكم كيفية إجراء التسجيل الفيزيولوجي الكهربائي والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) بشكل متزامن أثناء التجربة. ومن المهم التذكر ضرورة تقليل التداخل بين المجال المغناطيسي ومعدات التسجيل الكهربائي في كل خطوة.هذا كل شيء. شكراً للمشاهدة وبالتوفيق في تجاربكم.

simultaneous-fmri-and-electrophysiology-in-the-rodent-brain

Research

JoVE Journal

Neuroscience

علم الأعصاب

ووصف الإجراء لمعالجة النشاط الدماغي من الخلايا العصبية الهرمية القشرية optogenetically بينما رصد الكهربائي، مخطط كهربية العضل، وتركيز اللاكتات الدماغي. يتم تنفيذ تسجيلات تجريبية على الفئران، في حين أنها المربوطة الكابل الخضوع عفوية النوم / اعقاب دورات. يتم تجميع معدات Optogenetic في مختبرنا، ومعدات التسجيل متاح تجاريا.

في وقت واحد رسم المخ، في الوقت الحقيقي قياس تركيز اللاكتات والتلاعب Optogenetic من نشاط الخلايا العصبية في القشرة الدماغية القوارض

يوضح الفيديو التسجيل الفيزيولوجي الكهربي المتزامن من مناطق متعددة من الدماغ في الفئران باستخدام مجموعة محرك صغير تكاملية. يتم وضع أقطاب التسجيل في البصلة الشمية ، والأقطاب الكهربائية المرجعية في القشرة الأمامية ، وأقطاب مصفوفة الدفع الصغير في الحصين. يسمح للفأر بالبحث عن الطعام بحرية ، ويتم تسجيل التسجيل المتزامن من جميع الأقطاب الكهربائية المزروعة باستخدام المصفوفة.

طريقة مصفوفة محرك الأقراص الدقيقة للتسجيل الفيزيولوجي الكهربي من مناطق دماغية متعددة

يوضح هذا الفيديو إجراء التسجيلات المتزامنة لتخطيط كهربية الدماغ الموضعي (EEG) وإمكانيات المجال المحلي (LFPs) في فأر مخدر. تتضمن العملية تحضير الفئران وربط أقطاب كهربائية محفزة بوسادات شعيراتها. يتم وضع قطب عنكبوت EEG على جمجمة الفئران لقياسات مخطط كهربية الدماغ على السطح. في الوقت نفسه ، يتم إدخال قطب كهربائي دقيق متعدد القنوات في منطقة معينة من الدماغ من خلال ثقب لدغ في الجمجمة لتسجيل النشاط العصبي من منطقة دماغية موضعية.

التسجيلات المتزامنة لتخطيط كهربية الدماغ والمجال المحلي في فأر مخدر

المصدر: Lai, J., et al. التسجيل الفيزيولوجي الكهربي المتزامن والحقن الدقيق للعوامل المثبطة في دماغ القوارض. J. Vis. Exp. (2015)يوضح هذا الفيديو تقنية قائمة على الحقن المجهري لتسجيل الخلايا العصبية المتزامنة وتثبيطها في القولون العلوي للفئران. يتضمن الإجراء الاستهداف التجسيمي ، وحفر الجمجمة ، وإدخال حقن ، والذي يوفر ناقلا عصبيا مثبطا أثناء تسجيل النشاط العصبي. يثير التحفيز الضوئي إمكانات العمل ، بينما يثبط الحقن المجهري للدواء استثارة الخلايا العصبية. مع انخفاض مستويات الناقل العصبي ، يعود...

تثبيط النشاط العصبي واكتشافه باستخدام الفيزيولوجيا الكهربية في الفئران

يصف هذا البروتوكول طريقة قياسية لفي وقت واحد وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي والتحفيز العميق للدماغ في القوارض. الجمع بين استخدام هذه الأدوات التجريبية يسمح لاستكشاف النشاط المصب العالمية ردا على التحفيز الكهربائي في الدماغ أي هدف تقريبا.

تحفيز الدماغ العميق مع الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد في القوارض

هنا ، نصنع ماصة زجاجية ذات وظائف مزدوجة: تثبيط هياكل الدماغ العميقة عن طريق الحقن المجهري للأدوية والمراقبة في الوقت الفعلي لآثارها من خلال التسجيلات الفيزيولوجية الكهربية المتزامنة.

في وقت واحد تسجيل الكهربية والصغرى، والحقن وكلاء المثبطة في الدماغ القوارض

يتم توفير تعليمات للبناء منخفض التكلفة والزرع الجراحي للمونتاج الكهربي الدماغ المزمن عالي الكثافة عبر الجمجمة في الفئران. كما يتم وصف تقنيات تسجيل الإشارات واستخراجها ومعالجتها.

عالية الكثافة الكهربي شراء في القوارض نموذج باستخدام منخفضة التكلفة والمصدر المفتوح الموارد

ويصف هذا البروتوكول طريقة بسيطة لتسجيل متزامنة شارك المترجمة المخ (EEG) ومتعدد الصفحي الميدانية المحلية المحتملة في الفئران أنيسثيتيزيد. ويرد لدغ ثقب حفر في الجمجمة بإدراج ميكروليكترودي لإنتاج التشويه لا تذكر من إشارة EEG.

تسجيل المتزامنة المخ يشترك المترجمة والإمكانات الميدانية المحلية في مكافحة القوارض

يقدم هذه الدراسة أسلوب التسجيل المتزامن للإمكانات الميدانية المحلية في الدماغ، كهربية، اليكتروميوجرامس، وإشارات للفئران تتحرك بحرية في التنفس. هذا الأسلوب، مما يقلل من تكاليف التجريبية ويبسط تحليل البيانات، سوف تسهم في فهم التفاعلات بين الدماغ والأجهزة الطرفية.

التسجيلات المتزامنة الإمكانات الميدانية المحلية القشرية، ورسم القلب، اليكتروميوجرام وإيقاع من الفئران تتحرك بحرية في التنفس

توفر هذه المقالة بروتوكولا مباشرا للحصول على بيانات تخطيط كهربية الدماغ ذات الجودة الجيدة (EEG) أثناء تخطيط كهربية الدماغ المتزامن والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي من خلال استخدام المنتجات الطبية المتاحة بسهولة.

اكتساب موثوق لبيانات تخطيط كهربية الدماغ أثناء التصوير الكهربائي المتزامن والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي

هنا ، نقدم بروتوكولين لتسجيل القشرة الكهربائية الدقيقة عالية الكثافة (μEcoG) في الفئران والفئران ، بما في ذلك طرق الجراحة والزرع والتسجيل. يتم إجراء تسجيلات μECoG بالاشتراك مع تسجيل polytrode الرقائقي في القشرة السمعية للفئران أو مع التلاعب البصري الوراثي للنشاط العصبي في القشرة الحسية الجسدية للفأر.

تحقيقات متعددة النطاقات للمعالجة القشرية من خلال دمج البوليترودات الصفيحية وعلم البصريات مع القشرة الكهربائية الدقيقة في القوارض

اكتشف طريقة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي والتسجيل الكهربائي المتزامن في أدمغة القوارض. تُمكّن هذه التقنية الباحثين من دراسة العلاقة بين النشاط العصبي وإشارات BOLD بدقة عالية.

الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد والكهربية في الدماغ القوارض

استكشف المزيد من الفيديوهات