听觉皮层在成年猫用高场磁共振成像功能成像

该程序的总体目标是使用高场功能磁共振成像对猫的完整听觉皮层进行功能成像。这是通过首先准备用于刺激呈现的声音设备来实现的。第二步是通过麻醉为猫准备扫描，然后将其放置在与 MRI 兼容的雪橇中。

接下来，在刺激呈现过程中收集整个大脑的解剖和功能图像。最后一步是处理图像以量化刺激呈现期间的大脑激活水平。最终，功能成像用于显示完整猫听觉皮层声音呈现期间的激活程度。

这种方法可用于帮助回答听觉功能中的关键问题，例如听觉皮层中存在层次结构。与光学成像等现有方法相比，该技术的主要优点是 FMRI 是无创的，可以测量完整颅骨内的功能性皮层活动。这种方法可以提供对听觉功能的洞察，并且可以应用于其他感觉模式，例如视觉和躯体感觉。

演示该程序的将是注册兽医技术员 Pam Nixon 和我们实验室的研究生 Amy Hall。本实验方案中描述的所有动物程序必须在实验前获得您所在机构的动物使用委员会的批准。要开始准备此协议，首先连接计算机，该计算机将用于通过 USB 电缆将听觉刺激呈现到外部声卡。

然后将连接外部声卡输出端口的电缆连接到立体声功率放大器的输入端口。接下来，将连接立体声功率放大器输出端口的电缆连接到 FMRI 兼容耳机系统的变压器盒的输入端口。使用带有 BNC 连接的屏蔽同轴电缆将变压器箱连接到扫描仪室外的穿隔板。

然后将耳机线组件连接到穿透面板上相应的 BNC 端口。在扫描仪室内，将泡沫耳塞连接到耳机。然后将耳机连接到电缆组件。

运行测试听觉刺激以确认声音正在从计算机传输到耳机。断开耳机并将泡沫钝牢固地插入猫的耳朵 在动物准备阶段。首先，设置用于维持麻醉的注射泵，同时将 60 毫升生理盐水和 0.07 毫升氯胺酮混合在 60 毫升注射器中成像，并将其放入注射泵中。

然后通过皮下注射施用硫酸阿托品和 SUP promazine 的镇静混合物。20 分钟后，通过肌肉注射给予氯胺酮和盐酸 d meato 以诱导麻醉。一旦猫失去了书写反射，就要在眼睛上涂抹眼药膏，以防止手术过程中干燥。

此外，在内侧大隐静脉放置留置导管，用于氯胺酮的静脉输送。在手术过程中，再次通过捏住四个爪子上的脚趾并观察猫是否收回爪子来测试麻醉诱导是否成功。一旦花瓣反射消失，通过将利多卡因喷洒到咽壁上来抑制

然后用 4.0 或 4.5 气管插管给猫插管。在整个成像过程中保持麻醉，以每分钟 1 至 1.5 升的速度输注氯胺酮和吸入 100% 氧气中的 isof 氟。在 MRI 兼容雪橇的地板上铺上下一层绝缘塑料气泡膜。

然后将装满温暖蜡的加热垫放在气泡膜上。在加热垫顶部再放一层塑料气泡膜。然后将猫放在 MRI 兼容雪橇中的绝缘气泡膜内的胸骨位置。

猫就位后，调整头部以接触耳朵。将泡沫耳塞卷成尽可能小的直径。然后将每个耳塞深深插入耳道。

插入后，泡沫耳塞应膨胀以填充耳道内的空间。调整猫咪，直到它的头部正确定位在三通道射频线圈内，用声学阻尼记忆海绵稳定头部。确保在耳朵周围放置泡沫，以进一步减弱扫描仪噪音。

现在用绝缘塑料气泡膜毯子包裹猫的身体。然后将滑橇固定并运输到扫描仪床上。将输液管、麻醉剂输送管和监测设备连接到猫

此外，将耳机连接到连接到穿刺面板的耳机线组件。以每小时 0.6 毫克/千克的基本流速开始氯胺酮输注。然后根据需要增加流速 根据麻醉深度，将初始氟剂量设置为 0.5%，然后在收集解剖扫描后减少至 0.4%。

在整个实验过程中监测和记录猫的血氧饱和度和标题、CO2 水平、心率、呼吸和直肠温度。使用放置在距扫描仪适当距离处的 MRI 兼容监测设备。心率和呼吸的正常增加通常与即将从麻醉中恢复有关。

首先使用闪光成像序列在轴向切片方向上收集猫大脑的解剖参考扫描，成像参数在此处在屏幕上看到。解剖扫描的持续时间应约为 6 分钟。接下来，使用分段交错回波平面采集进行功能成像，并在此处在屏幕上看到成像参数。

开始图像体积采集，同时呈现宽带白噪声刺激。在块状设计中，听觉刺激应播放 30 秒，并与第 32 次无声基线条件交替播放。重复此步骤，直到在听觉皮层中观察到声学诱发的大胆活动。

对于90个卷，使用块设计的每次功能运行的持续时间应约为 4.5 分钟。为所需的功能运行次数提供刺激。MRI 检查完成后，将猫从雪橇上移开。

继续用加热垫和毛巾提供补充加热，直到动物完全恢复。一旦咽反射恢复，取出气管插管。监测 CAT，直到书写反射恢复。

然后将动物送回设施。手术后第二天评估动物，以确保实验没有不利影响。实验后，选择合适的 FMRI 分析软件（如 SPM 或 FSL）来处理采集的功能体积。

在这里，我们可以看到两只动物对块中出现的第 32 个宽带噪声刺激的大胆激活。设计宽带噪声与基线对比度的 T 统计图。在两个图像切片平面中，揭示了听觉皮层中双侧声学诱发活动的连续集群。

这些图显示了在突出显示的体素的单次功能运行期间粗体信号中的调制。在这里，我们可以看到粗体响应的事件相关平均时间过程被归一化为平均粗体基线信号。在这些示例中，粗体信号在刺激开始后 3 到 6 秒相对于基线表现出显著增加。

在尝试此程序时，密切监测猫的生理参数以确保整个过程中的镇静水平一致非常重要。看完这个视频，你应该对如何进行功能性磁共振成像实验有一个很好的了解，以检查麻醉制剂中的听觉皮层功能。不要忘记，使用 MRI 扫描仪可能存在潜在危险。

在执行此程序时，请始终确保人员已经过适当筛查，实验装置与 MRI 兼容，并且监测设备是 MRI 安全的或放置在与磁体保持安全距离的地方。