خلق الصور الديناميكية لتقلبات الدوبامين قصير الأجل مع LP-ntPET: أفلام الدوبامين من تدخين السجائر

الهدف العام من هذا الإجراء هو تصوير استجابة الدماغ الدوبامين لتدخين السجائر. يتم تحقيق ذلك عن طريق تصوير مدخن يدخن أولا في الماسح الضوئي للحيوانات الأليفة بعد حقن متتبع الشفاه مضاد الدوبامين 11 C RAC الكبرياء. الخطوة الثانية هي إعادة بناء بيانات وضع القائمة إلى الصور مع مراعاة الحركة ، ثم تنعيم صور الأليفة باستخدام مرشح فائق.

بعد ذلك ، يتم نمذجة منحنيات النشاط الزمني على مستوى فوكسل باستخدام LPNT PET ويتم الاحتفاظ بمنحنيات الدوبامين الناتجة فقط لتلك الفوكسل التي تتناسب تماما مع النموذج. تتمثل الخطوة الأخيرة في ترميز مستوى الدوبامين الكسري في كل حفرة بمرور الوقت في الخنادق الكبيرة والتقاط القيم المرمزة بالألوان كسلسلة من الصور الديناميكية. في النهاية ، من المأمول أن يتم استخدام أفلام الدوبامين التي تم إنشاؤها من LPNT PET لتدخين السجائر للكشف عن نمط فريد من الإدمان الزماني المكاني.

الميزة الرئيسية لنموذجنا الحركي على النماذج التقليدية مثل نموذج حجرة الأنسجة ، SRTM أو مخطط لوجان ، هي أن نموذجنا يحتوي على معلمة متغيرة بمرور الوقت ، ولكن مثل SRTM ومخطط لوجان ، فهو خطي في المعلمات. يعني وجود معلمة متغيرة بمرور الوقت في نموذج LPNT PET أنه يمكننا وصف امتصاص أو إزاحة متتبع PET حتى عندما لا يكون الناقل العصبي الداخلي في حالة مستقرة. الجانب السريري لتقنياتنا الذي لا يمكن التغاضي عنه هو الخطوة الإحصائية بالنسبة لنا.

اختبار التطبيق ، والذي نستخدمه لتحديد مواقع الصناديق التي تتطلب نماذج تحمل الوقت لأوصاف آداب السلوك. على الرغم من أن الطريقة يتم تطبيقها حاليا على الإدمان ونظام الدوبامين ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على حالات أخرى وأنظمة ناقل عصبي مثل الاكتئاب والسيروتونين ، على سبيل المثال ، بشرط أن يكون لدينا متتبع للحيوانات الأليفة يمكن إزاحته بسبب التغيرات في مستوى السيروتونين. نأمل أن نتمكن من استخدام هذه التقنية لتحديد الأنماط المكانية والزمانية لنشاط الدماغ الفريدة من نوعها للإدمان ، وربما حتى التوقيعات الكيميائية العصبية التي تكون أنثوية فريدة أو ذكرية فريدة.

خطرت لنا لأول مرة فكرة صنع أفلام الدوبامين عندما حاول المؤلف المشارك كريستيان قسطنطين عرض أنماط متغيرة من نشاط الدوبامين من خلال إنشاء كتاب فليب قديم الطراز. يعد العرض المرئي لطريقتنا أمرا بالغ الأهمية لأن المنتج النهائي هو فيلم ويتحدى العرض التوضيحي على الصفحات الثابتة للمجلة. ولكن نظرا لأن أعيننا هي أنظمة جيدة للتعرف على الأنماط ، فإننا نأمل في اكتشاف أنماط أو تسلسلات إفراز الدوبامين التي لم يكن أحد يبحث عنها حتى ، مما يدل على جوانب إجراءاتنا التي يجب إجراؤها من قبل طاقم طبي مرخص ستكون إليسا هيلداجو ، فني الطب النووي المعتمد وسيندي دكو ، ممرضة مسجلة من مركز ييل للحيوانات الأليفة.

للبدء في الحصول على فحص التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي قبل pett ، مثل غضب 3D MP في يوم منفصل عن فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. سيوفر فحص التصوير بالرنين المغناطيسي مرجعا تشريحيا لصور الأليفة. قم أيضا بالترتيب لممارسة حركة التدخين في الماسح الضوئي المقطعي بالإصدار البوزيتروني قبل الفحص.

لبدء إعداد المريض ، يجب أولا إدخال الوريد من قبل ممرضة مسجلة ويكون جاهزا لإرفاقه لاحقا بالمضخة التي تقوم بتوصيل المتتبع. أيضا ، قم بإعداد برنامج مضخة الحقن للمضخة مع نموذج التسريب المناسب لتتبع اللابيد RAC. بعد ذلك ، قم بإعداد مراقبة حركة الرأس بكرات عاكسة ثابتة في الجزء العلوي من رأس الموضوع هنا.

يتم توصيل الكرات بأداة صلبة على شكل صليب ، متصلة بقبعة سباحة CRA. ستقوم ليزر تتبع رأس نظام Vic CCRA بسحب موضع الكرات العاكسة بمعدل 20 هرتز. أخيرا ، للتخلص من التدخين السلبي من جناح الأليفة.

أثناء التجربة ، ضع مدخل مرشح الهواء أمام الماسح الضوئي وفوق رأس الشخص ، مما يترك مساحة للموضوع لإحضار السيجارة إلى فمه أثناء التدخين. ضع الهدف في الماسحة الضوئية. ثم قبل حقن التتبع والحصول على PET ، احصل أولا على فحص إرسال تسع دقائق.

ثم اطلب من تقني الطب النووي المعتمد إدارة جهاز التتبع. بشكل عام ، يبدأ فريق مكون من تقنيين إدارة التتبع والحصول على بيانات الأليفة في وقت واحد إدارة استبيانات بسيطة شفهيا للموضوع قبل التدخين وبعده مباشرة. يجب على المدخن تقييم إشباعه الشديد بالرغبة الشديدة في تناول النيكوتين ومشاعر النفور على مقياس من واحد إلى مائة.

من أجل التقاط استجابة الدوبامين لتجربة التدخين الطبيعية ، اطلب من الشخص أداء التدخين. بدلا من تناول النيكوتين أو السيجارة التي يديرها موظفو الدراسة ، يوجه المدخن إلى التدخين بالسرعة التي تناسبه وتدخين علامته التجارية الخاصة من السجائر. يجب أن يكون الأشخاص قد امتنعوا عن التدخين منذ منتصف الليل السابق ويجب أن يدخنوا سيجارتين متتاليتين.

الأمر عموما حوالي 10 دقائق لإكمال كلتا السيجارتين. ثم مرة أخرى ، قم بإدارة مقاييس التصنيف التي تنشر التدخين كما هو موضح سابقا بعد جلسة المسح تطبيق متغير من طريقة التصفية المكانية. إسقاط خلفي مقيد للغاية لجميع صور الأليفة بطريقة إطارا تلو الأخرى.

تكمن جاذبية Hyper LR في أنه يقلل من الضوضاء المكانية دون إضعاف المعلومات الزمنية في كل فوكسل سنستخدمها لإنشاء أفلام الدوبامين الخاصة بنا. قم بمحاذاة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني مع MR الخاص بالهدف. البيانات، ثم قم بتطبيق قناع AAL stri. يحتوي RACLOPRIDE على إشارة كافية على تباين الخلفية لاستخدامها فقط في المخطط ، وهي منطقة دماغية متورطة في إدمان المخدرات.

قم بتطبيق قناع المخطط ما قبل التجاري على جميع بيانات PET في مساحة القالب. بعد ذلك ، حدد وظائف استجابة الدوبامين التي تتوافق مع استجابات الدوبامين المحتملة للتحفيز عن طريق تحديد مجموعة معينة من وظائف الاستجابة. متى يمكن تقييد شكل وتوقيت استجابات الدوبامين المقدرة للمنحنيات المتوقعة لتحفيز التدخين؟

توقع ارتفاعا وانخفاضا أحادي النمط لتركيز الدوبامين في منحنى على شكل متغير جاما. في حالة التدخين بعد 45 دقيقة من الفحص ، يجب تضمين عائلات وظائف الاستجابة مع أوقات إقلاع تبلغ 40 دقيقة وما بعدها. الآن قم بتركيب نموذج LPNT PET مع منحنيات نشاط وقت PET في كل فوكسل فردي في المنطقة المقنعة.

تظهر المعادلة التشغيلية للنموذج هنا. يصبح تكامل حاصل ضرب منحنيات نشاط وقت PET مع كل وظيفة استجابة مجموعة من وظائف الأساس الخطي تكون من T التي تساهم في النموذج. نظرا لأن LPNT PET هي طريقة قائمة على الوظيفة على أساس خطي لتركيب بيانات الأليفة الديناميكية ، فيمكن تنفيذها لتقدير كل من المعلمات الحركية التي تحكم عمل التتبع والملف الزمني لتغير تركيز الدوبامين النسبي أثناء جلسة المسح في كل حفرة.

بعد ذلك ، قم بتسجيل خريطة المجموع المرجح للمخلفات التربيعية من ملاءمة LPNT PET للبيانات الموجودة في كل حفرة مناسبة للنموذج في كل حفرة تنتج صورا لمعلمات التتبع. R واحد هي قيمة التدفق النسبي. K two هو معدل FLX من المقصورة الحرة للمنطقة المستهدفة.

K two A هو معدل FLX الظاهر من الأنسجة المستهدفة على غرار حجرة واحدة وجاما هي حجم إشارة الدوبامين. يمكن اعتبار المجموع المرجح للمخلفات التربيعية في كل vle صورة أيضا. الآن قم بتركيب نموذج الأنسجة المرجعية متعدد الخطوط أو MRTM لبيانات نشاط وقت PET في كل فوكسل فردي في المنطقة المقنعة.

هذا نموذج خطي مطابق للحيوانات الأليفة LPNT ، باستثناء أنه يفتقر إلى تركيب مصطلح الدوبامين متغير الوقت. تنتج البيانات الحكيمة MRTM إلى voxel تقديرات لثلاث صور بارامترية فقط ، R واحد و K اثنين و K اثنين يسجلون المجموع المرجح لخريطة المخلفات التربيعية من ملاءمة MRTM للبيانات الموجودة في كل فوكسل أيضا. بعد ذلك ، قم بإنشاء خريطة F من مجموع خرائط المربعات عن طريق حساب إحصائية F في كل فوكسل في القناع.

تقارن إحصائية F المجموع المرجح للمخلفات التربيعية من LPNT PET بالمجموع المرجح للمخلفات التربيعية من MRTM لتصحيح الاختلافات في درجات الحرية في عتبة الملاءمة المعنية. يناسب FMAP بقيمة تترجم إلى احتمال P أقل من 0.05 بناء على درجات الحرية في النموذج ثم يناسب الخريطة لإنشاء قناع أهمية جديد يحتفظ فقط بتلك الفوكسل في المخطط التي تتناسب منحنيات نشاط وقت الأليفة بشكل أفضل مع LPNT PET مقارنة ب MRTM. بعد ذلك ، قم بإجراء فتحة مورفولوجية على قناع الأهمية للتخلص من مجموعات صغيرة معزولة من الفوكسل التي نفترض أنها ناتجة عن الضوضاء.

يجب استخدام نواة فوكسل متناحية، ثنائية في اثنتين لإزالة مجموعات معزولة من الفوكسل بأقطار فوكسل أو أصغر. ينتج عن هذا قناع الأهمية النهائي. قم بإجراء نفس التحليل على البيانات من كل حالة تجريبية ليتم فحصها للبروتوكول.

تم الحصول على البيانات المثبتة وتحليلها لكل موضوع في حالتين منفصلتين. التدخين والسيطرة. أخيرا قارن التدخين بالسيطرة عن طريق إنشاء فيلم دوبامين مركب.

إنتاج أفلام الدوبامين لنفس الموضوع في ظروف مختلفة. على سبيل المثال ، مهمة أساسية أو زائفة مقابل التدخين. أنتج أيضا فيلم دوبامين مركب لموضوع واحد لجميع شرائح المخطط لخط الأساس والتدخين.

هنا يمكننا أن نرى تأثيرات اثنين من المرشحات المكانية الفائقة المختلفة مقابل عدم التصفية على سلاسة الوقت. تظهر بيانات النشاط في فوكسل ثلاثي AAL واحد ، والصفوف العلوية والوسطى صورا تمت تصفيتها بأحجام نواة مختلفة بينما يعرض الصف السفلي منحنيات نشاط الوقت المقابلة من نفس موقع voxel الفردي في المذنبة الظهرية اليسرى. نرى هنا أمثلة تمثيلية لوظائف استجابة الدوبامين التي تقلع بعد 40 دقيقة أو 45 دقيقة من حقن المقتفي.

تم حسابها مسبقا لتركيب نموذج LPNT PET على بيانات نشاط وقت PET في كل فوكسل. يوضح هذا الشكل نوبات نماذج MRTM التقليدية ونماذج LPNT PET الجديدة على التوالي لبيانات نشاط الوقت من فوكسل في المذنبة اليسرى. تناسب MRTM باللون الأزرق وتناسب الأليفة LPNT باللون الأحمر.

هنا نرى صورا بارامترية للمجموع المرجح للمخلفات التربيعية ل MRTM و LP NT pet. تتم مقارنة خرائط WSSR المعنية عبر إحصائية F لإنشاء خريطة F ، والتي بدورها هي عتبة عند مستوى الاحتمال المطلوب لقناع ثنائي ثم يتم تصفيتها لإنتاج قناع الأهمية النهائي. يوضح هذا الشكل شريحة إكليلية واحدة من قناع الأهمية النهائي لحالة التدخين في موضوع واحد مقارنة بقناع الأهمية النهائي للموضوع المقابل والشريحة في حالة التحكم.

يعرض هذا الفيلم مستوى الدوبامين إطارا تلو الآخر بالنسبة إلى الريحان أو مستوى الدوبامين أثناء الراحة. يتم ترميز مستويات الدوبامين بالألوان. على وجه التحديد ، تمثل الألوان التغيير في الدوبامين فوق المستوى القاعدي كنسبة مئوية من القاعدة.

مرة أخرى ، تظهر مستويات الدوبامين فقط للفوكسل. في قناع الأهمية النهائي الذي يتجاوز P أقل من مستوى الأهمية 0.05. يعرض هذا الفيلم فيلم Multidi dopamine متعدد الشرائح لمدخن ذكر.

يتم عرض جميع شرائح المخطط البطني في وقت واحد لحالة التدخين وحالة خط الأساس. لاحظ التنشيط الرئيسي في المخطط البطني الأيمن في وقت السيجارة الثانية تقريبا. يتكرر الفيلم عدة مرات لسهولة المشاهدة.

هذا الفيلم مصنوع من مسح مدخنة. لاحظ التنشيط الرئيسي في المذنبة الظهرية اليسرى في وقت قريب من السيجارة الأولى. يتكرر الفيلم عدة مرات لسهولة المشاهدة.

بمجرد إتقان إنشاء أفلام الدوبامين من بيانات الأليفة يمكن تنفيذها في غضون أيام قليلة. نأمل في أتمتة المزيد من الإجراءات ، لا سيما التقاط إطارات الأفلام الفردية في المستقبل. يمكن اعتبار صنع أفلام الدوبامين مشكلة تحسين مقيدة.

يتم تطبيق القيود المفروضة على النتائج المحتملة للدوبامين من خلال اختيار وظائف استجابة الدوبامين الأولية. الآن بعد أن أنشأنا أفلام الدوبامين ، يبقى لنا تحديد أفضل مقاييس التشابه والاختلاف حتى نتمكن من مقارنة الأفلام من مواضيع مختلفة ، على سبيل المثال المدخنين المعالين والمدخنين السابقين. مع اتخاذ التدابير المطلوبة ، يمكننا أن نسأل عن جانب نشاط الدماغ الذي يتغير أو يعود إلى طبيعته.

عندما يركل المدخن عادة التدخين ، نأمل أن تمهد هذه التقنية الطريق لباحثي الأليفة الآخرين لوصف وتحليل بيانات الأليفة الخاصة بهم بشكل صحيح ، والتي يحصلون عليها. في دراسة السلوكيات الإدمانية الأخرى مع حافز مثل الكحول قد تنتج استجابة الناقل العصبي موجزة, التي لا تأتي إلى مستويات دراسة ما بعد المخدرات. نأمل في استخدام إجراءات تجريبية مماثلة باستخدام متتبعات مختلفة للحيوانات الأليفة للنظر في التغيرات الكيميائية العصبية في الدماغ مع أدوية تعاطي أخرى.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إنشاء أفلام الدوبامين من بيانات الأليفة ، وهو ما قمنا به من أجل التقاط الاستجابة العابرة والمحدودة بشكل خاص لنظام الدوبامين في الدماغ لتدخين السجائر. تذكر أن أفلام الدوبامين يتم إنشاؤها في خمس خطوات. تجربة الأليفة ، والمعالجة المسبقة للصور ، ونمذجة الصور هي خطوة إحصائية وخطوة التصور.