Name: 获取大鼠的静态功能磁共振成像数据 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-08-28T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 41 s
Description: 学习大鼠静息态功能磁共振成像数据采集方法，结合低剂量异氟烷与右美托咪定麻醉方案，在维持生理稳定的同时获取高质量脑功能网络数据，适用于神经科学研究与疾病机制探索。

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本研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）下属的国家药物滥用研究所（NIDA）的资助［DJW、EDKS 和 EMB 获得了授予 Alan I. Green 的 R21DA044501 项目资助，DJW 还获得了授予 Alan J. Budney 的 T32DA037202 项目资助］以及国家酒精滥用和酒精中毒研究所（NIAAA）的资助［Emily D. K. Sullivan 获得了 F31AA028413 项目资助］。此外，本研究还得到了达特茅斯学院精神病学 Raymond Sobel 讲席教授 Alan I. Green 的捐赠基金的支持。
Hanbing Lu 由美国国立卫生研究院（NIH）药物滥用研究所院内研究计划资助。
作者谨此致谢并纪念已故的 Alan I. Green。他对共病领域的坚定奉献促成了作者之间的合作。我们感谢他的指导与教诲，这些将令人深切怀念。

所有实验均在9.4 T磁共振成像仪上进行，并已获得达特茅斯学院机构动物护理与使用委员会的批准。此外，已获得录制和展示本视频及下图中所用动物的额外许可。
1. 扫描前的准备工作
<ol>
	<li>皮下输注管路
	<ol>
		<li>将23 G针头部分从包装中取出，确保针尖保持无菌。</li>
		<li>牢固握住针头的接口部位，使用剃刀片在针杆与接口连接处划痕。</li>
		<li>在划痕正下方用针头夹固定针杆，并轻轻将针杆从接口处折断。</li>
		<li>将针杆的1/3长度（钝端）插入预先灭菌的PE50管路中，管路长度需足以从药物泵延伸至磁体孔洞内的动物体内。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>右美托咪定与阿替美唑的稀释
	<ol>
		<li>在透明无菌玻璃瓶中，将0.5 mL浓度为0.5 mg/mL的右美托咪定盐酸盐原液与9.5 mL无菌生理盐水混合，配制稀释溶液（稀释后浓度 = 0.025 mg/mL）。</li>
		<li>在透明无菌玻璃瓶中，将0.1 mL浓度为5 mg/mL的阿替美唑原液与9.9 mL无菌生理盐水混合，配制稀释溶液（稀释后浓度 = 0.05 mg/mL）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>扫描参数
	<ol>
		<li>使用表1中列出的参数设置扫描序列。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 第一阶段麻醉：动物诱导与准备
<ol>
	<li>准备工作
	<ol>
		<li>确保所有设备均已开启并正常运行，包括氧气和空气混合器、加热垫以及主动排风系统（见图1）。</li>
		<li>将加热系统的温度设定为37.5 °C。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>动物麻醉诱导
	<ol>
		<li>将动物（90日龄雄性Sprague Dawley大鼠）放入诱导室，使用含30%氧气的空气中加入2.5%异氟烷进行麻醉诱导。 
		注：可使用不同年龄范围及两种性别的动物。</li>
		<li>当动物进入麻醉状态后，将其从诱导室中取出，称重，并将其置于准备区域加热垫上的鼻罩中（异氟烷浓度维持在2.5%）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>动物准备
	<ol>
		<li>在每只眼睛上涂抹眼用润滑软膏，以防止角膜干燥。</li>
		<li>通过夹捏脚趾无反应来确认麻醉深度。</li>
		<li>使用电推剪在动物背部下腰部区域（即尾部正上方）剃除一个2&#34;×2&#34;的方形区域。</li>
		<li>使用25 G针头，在腹部右下象限进行腹腔（i.p.）注射，给予0.015 mg/kg的右美托咪定溶液（例如，300 g的大鼠注射0.18 mL）。</li>
		<li>将异氟烷气流从准备区域切换至动物固定架。</li>
		<li>将动物转移至动物固定架中，将其门齿牢固地置于咬合杆上方并卡入其中，推动鼻罩覆盖鼻部以确保密合。 
		注：若鼻罩未能覆盖下颌，可使用石蜡膜轻轻固定下颌闭合，同时密封鼻罩周围。</li>
		<li>将呼吸监测垫置于大鼠肋弓下方的腹部区域，并调整其位置，直至呼吸波形显示每次呼吸的深波谷居中（见图2中的呼吸波形）。</li>
		<li>使用生理监测软件监测动物呼吸频率。当呼吸频率低于40次/分钟（bpm；约在注射右美托咪定后5分钟）时，进入下一阶段麻醉。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 第二阶段麻醉：动物准备
<ol>
	<li>将耳杆插入耳道，以在动物固定架中稳定大鼠头部。放置到位后，向前拉动咬杆，并确认头部不会移动。根据需要重新调整鼻罩和石蜡膜（见图3a）。</li>
	<li>将温度探头插入预先润滑的一次性探头套中。轻柔地将温度探头插入直肠约½英寸，并用医用胶带将其固定在尾根部。</li>
	<li>将脉搏血氧仪探头夹置于后肢足跖部，确保光源位于足底（掌侧）。 
	注意：探头夹旋转可能影响信号；因此，制作一个支架以保持足爪和探头夹直立可提高稳定性。另请注意，在大鼠体温未恢复至正常前，血氧饱和度可能较低（&#60;95%）。</li>
	<li>根据大鼠体重计算输注速率，以输注0.015 mg/kg/h的右美托咪定（例如，300 g大鼠的输注速率为0.18 mL/h）。</li>
	<li>将药物泵设定为按计算所得的输注速率进行推注。</li>
	<li>用无菌稀释后的右美托咪定溶液填充一支3 mL注射器，并将针头尖端插入已灭菌的输液管路开口端（该管路从药物泵延伸至动物固定架，皮下针头已预先连接）。填充管路，并将注射器固定于药物泵的注射器架中。</li>
	<li>推动推块前进，直至接触活塞，使药物从针头端排出，确保输液管路完全充满。</li>
	<li>使用酒精棉片清洁剃毛区域，去除散落的毛发。</li>
	<li>捏起尾根部上方约两个手指宽度的皮肤，将输液管针头的1/3插入帐篷状皮肤中。</li>
	<li>用一段3&#34;宽的医用胶带将针头固定在皮肤上。再用第二段宽医用胶带覆盖第一层，横跨大鼠身体，并粘贴至动物固定架两侧（见图4）。 
	注意：必须牢固固定铁磁性针头，以防止扫描过程中发生移动，这一点至关重要。</li>
	<li>开始皮下输注右美托咪定。</li>
	<li>在大鼠鼻梁上放置一块纱布，为线圈提供一个平整的支撑面。使用不会干扰MRI信号的纸质胶带，将线圈固定在大鼠头部，并使其对准脑部中心（见图3b,c）。</li>
	<li>使用实验室胶带将动物固定架内的所有管线和电缆固定，并检查所有生理信号是否稳定（见图2）。</li>
	<li>用纸巾覆盖动物，并用实验室胶带将其固定在动物固定架上。若使用空气加热系统，需用塑料膜包裹整个固定架以保留热空气。</li>
	<li>将动物推入磁体孔内，并调节磁场。</li>
</ol>
4. 第三阶段麻醉：解剖扫描采集
<ol>
	<li>将异氟烷浓度降低至1.5%，使呼吸频率稳定增加至约45–50次/分钟。在整个解剖扫描过程中保持此浓度。</li>
	<li>使用FLASH定位扫描确保脑部与磁体等中心对齐（图5a）。如有必要，重新调整动物位置并重复扫描。</li>
	<li>运行更高分辨率的RARE定位扫描，并利用该扫描结果对齐15个矢状切片，切片中心覆盖全脑（从左到右，图5b）。</li>
	<li>利用中间矢状切片，将中心轴向切片对准前连合交叉处（表现为一个暗点，图5c）。记录该切片的偏移值，供后续静息态扫描使用。</li>
	<li>使用FLASH和RARE轴向扫描序列各采集23个切片，以辅助在扫描后分析中将图像配准至公共空间。</li>
	<li>使用PRESS序列对全脑范围进行匀场。</li>
</ol>
5. 第4阶段：静息态扫描数据采集
<ol>
	<li>完成解剖扫描后，将异氟烷浓度降低至 0.5% 至 0.75%，并调整至动物呼吸频率为每分钟 60–65 次。在开始静息态扫描前，至少维持此状态 10 分钟，以确保生理稳定。</li>
	<li>当生理状态稳定时（呼吸频率为每分钟 60–75 次，无喘息或不规则现象，核心体温为 37.5 ± 1.0 °C，血氧饱和度 ≥ 95%），使用与解剖学轴向序列相同的切片偏移，采集 15 层 EPI 扫描图像。</li>
	<li>每次静息态扫描完成后，使用独立成分分析（ICA）对数据进行质量检查，将信号分解为空间和时间成分。</li>
	<li>至少获取三次高质量的静息态扫描数据。</li>
</ol>
6. 扫描后恢复
<ol>
	<li>扫描完成后，将异氟烷浓度增加至 2%，并停止皮下右美托咪定输注。</li>
	<li>将动物固定架从磁体孔中取出，解开动物包裹物，并移除耳杆、温度探头、脉搏血氧仪夹及右美托咪定注射针头。</li>
	<li>使用带有 25 G 针头的 1 mL 注射器，将稀释后的阿替美唑溶液按 0.015 mg/kg 剂量注射到大鼠后肢肌肉中（例如，300 g 大鼠注射 0.09 mL）。</li>
	<li>将大鼠放回饲养笼中，置于加热垫上，并持续监测直至动物能够自主活动。</li>
</ol>

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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

动物在生理和物理状态上的稳定性是获取高质量静息态数据的关键。本方案通过四个不同的麻醉阶段来实现稳定性。在进入下一个麻醉阶段之前，必须确保动物已达到设定的生理阈值；由于该方法依赖于生理自身调节机制，不同个体动物在每个麻醉阶段所需的时间可能略有差异。我们的经验表明，在每个阶段投入更多时间，比在未给予大鼠充分生理稳定时间的情况下仓促推进前期阶段更为高效。实现稳定性的关键因素包括鼻罩的贴合度以及适当的废气清除。
正确密封的鼻罩和有效的废气清除系统可使动物保持稳定，呼吸节律均匀，血氧饱和度水平稳定。如果出现喘息、呼吸间隔不规则、屏气或血氧饱和度下降等情况，应设法改善鼻罩的密封性和废气清除效果。鼻罩应贴合紧密，但不应压迫鼻梁。必要时需定制专用鼻罩。我们制造商提供的原始鼻罩排气阀过小，因此我们改用 Falcon 管，并在靠近动物的位置连接更大口径的密封负压管路，从而显著改善了呼出 CO2 的清除效果，使血氧饱和度保持稳定。如实验方案中所述，可用石蜡膜包裹下颌及鼻罩边缘，但若包裹过紧，可能限制呼吸并导致动物状态不稳定。此外，耳杆和咬齿杆位置不当不仅会影响成像所需头部的稳定性，...

静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）用于测量大脑在静息状态下、未执行特定任务时的血氧水平依赖（BOLD）信号。这些信号可用于测量不同脑区之间的相关性，从而确定神经网络内的功能连接。由于rs-fMRI具有非侵入性，且对患者配合度要求较低（相较于基于任务的功能磁共振成像），因此在临床研究中被广泛应用，尤其适用于多样化的患者群体1。
技术进步使得静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）可应用于啮齿类动物模型，以揭示疾病状态背后的机制（详见参考文献2的综述）。临床前动物模型，包括疾病模型或基因敲除模型，能够实现广泛的人类无法适用的实验操作，研究还可利用死后样本进一步增强实验效果2。然而，由于限制动物运动和减轻应激反应均存在困难，啮齿类动物的磁共振成像通常在麻醉状态下进行。麻醉剂根据其药代动力学、药效学及分子靶点的不同，会影响脑血流量、脑代谢，并可能影响神经血管耦合通路。
人们已做出大量努力，开发能够保护神经血管耦合和脑网络功能的麻醉方案3,4,5,6,7,8。我们此前报道了一种麻醉方案，该方案联合使用低剂量异氟烷和低剂量α2肾上腺素能受体激动剂右美托咪定9。采用此种麻醉方法的大鼠在接受胡须刺激时，在已知的投射通路相关脑区（腹外侧和腹内侧丘脑核、初级和次级躯体感觉皮层）表现出显著的BOLD反应；同时，大规模的静息态脑网络，包括默认模式网络10,11和突显网络12，也能够被稳定检测到。此外，该麻醉方案允许对同一只动物进行多次成像，这对于纵向监测疾病进展以及实验干预的效果具有重要意义。
本研究详细介绍了所涉及的实验装置、动物准备以及生理监测流程。特别是，我们描述了特定的麻醉阶段，以及在每个阶段中扫描数据的采集过程。每次静息态扫描结束后均对数据质量进行评估。讨论部分还简要概述了扫描后的分析方法。对于希望探索在大鼠中应用静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）潜力的研究实验室，本方案将具有重要参考价值。

<table><tbody><tr><td>9.4T MRI</td><td>Varian/Bruker</td><td></td><td>Varian 升级版，配备 Bruker 控制台并运行 Paravision 6.0.1 软件</td></tr><tr><td>空气-氧气混合器</td><td>Sechrist</td><td>Model 3500CP-G</td><td></td></tr><tr><td>功能神经影像分析（AFNI）</td><td>NIMH/NIH</td><td>版本 AFNI_18.3.03</td><td>自由获取地址：https://afni.nimh.nih.gov/</td></tr><tr><td>动物育幼箱</td><td>RAPID Biomedical</td><td>LHRXGS-00563</td><td>带咬杆、鼻锥和耳棒的大鼠固定器</td></tr><tr><td>动物生理监测 &amp;& 门控系统</td><td>SAII</td><td>Model 1025</td><td>兼容磁共振的系统，包括血氧饱和度、温度、呼吸及光纤脉搏血氧测定附加装置</td></tr><tr><td>阿替美唑盐酸盐</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-867-7097</td><td>硕腾，制造商货号 #10000449</td></tr><tr><td>陶瓷磁共振成像安全剪刀</td><td>MRIequip.com</td><td>MT-6003</td><td></td></tr><tr><td>剪刀</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-882-1032</td><td>Wahl 修边修剪器组合套装，制造商货号 #09990-1201</td></tr><tr><td>右美托咪定（盐酸右美托咪定）</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-893-1801</td><td>Dechra 兽药产品，生产厂家货号#17033-005-10</td></tr><tr><td>数字直肠体温计套</td><td>Medline</td><td>MDS9608</td><td></td></tr><tr><td>FMRIB 软件库</td><td>FMRIB</td><td>MELODIC 版本 3.15</td><td>免费获取地址：https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki</td></tr><tr><td>加热垫</td><td>Cara Inc.</td><td>Model 50</td><td></td></tr><tr><td>直型止血钳</td><td>Kent Scientific</td><td>INS750451-2</td><td></td></tr><tr><td>异氟烷</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-893-1389</td><td>Patterson 私人标签，制造商货号 #14043-0704-06</td></tr><tr><td>异氟烷蒸发器</td><td>VetEquip 公司</td><td>911103</td><td></td></tr><tr><td>实验室胶带，3/4&quot;</td><td>VWR International</td><td>89097-990</td><td></td></tr><tr><td>23号针头</td><td>BD</td><td>305145</td><td>塑料轮毂已移除</td></tr><tr><td>Parafilm 实验室用膜</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-893-0260</td><td>Medline Industries Inc.，制造商货号 #HSFHS234526A</td></tr><tr><td>平面表面线圈</td><td>Bruker</td><td>T12609</td><td>2cm</td></tr><tr><td>聚乙烯管</td><td>布雷因特里科学公司</td><td>PE50 50英尺</td><td>0.023&quot; （内径），0.038&quot; （外径）</td></tr><tr><td>Puralube 眼用软膏</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-888-2572</td><td>Dechra 兽用产品，生产厂家货号 #211-38</td></tr><tr><td>斯普拉格-多利大鼠</td><td>Charles River</td><td>400 SAS SD</td><td></td></tr><tr><td>无菌0.9%生理盐水溶液</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-892-4348</td><td>Aspen Vet，制造商货号 #14208186</td></tr><tr><td>无菌酒精消毒片</td><td>Medline</td><td>MDS090735</td><td></td></tr><tr><td>手术胶带，1&quot; (3M Durapore)</td><td>Medline</td><td>MMM15381Z</td><td>3M 医疗保健， &quot;宽型医用胶带&quot;</td></tr><tr><td>外科白色纸胶带，1/2&quot; (3M Micropore)</td><td>Medline</td><td>MMM15300</td><td>3M 医疗保健</td></tr><tr><td>1 mL 带 25 号针头的注射器</td><td>BD</td><td>309626</td><td></td></tr><tr><td>3 mL注射器</td><td>BD</td><td>309657</td><td></td></tr><tr><td>带排气功能的诱导与废气清除系统</td><td>VetEquip 公司</td><td>942102</td><td>2升诱导室，带主动废气清除系统</td></tr><tr><td></td><td></td><td>411724</td><td>omega 流量计</td></tr><tr><td></td><td></td><td>931600</td><td>清除立方体， &quot;真空&quot;</td></tr><tr><td></td><td></td><td>921616</td><td>鼻锥，非重复呼吸</td></tr></tbody></table>

大鼠静息态功能磁共振成像数据的采集

Acquisition of Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging Data in the Rat

静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）已成为研究大脑在静息、无任务状态下功能活动的一种日益流行的方法。本方案描述了一种用于获取静息态fMRI数据的临床前存活实验方法。通过联合使用低剂量异氟烷与持续输注α2肾上腺素受体激动剂右美托咪定，可在保持脑网络功能完整性的同时，实现稳定且高质量的数据采集。此外，该方法允许大鼠自主呼吸，并维持接近正常的生理状态。在本方法基础上，可将其他成像序列与静息态扫描相结合，构建麻醉状态稳定长达5小时的实验方案。本方案详细介绍了设备设置、大鼠在麻醉四个不同阶段的生理监测、静息态扫描的采集、数据质量评估、动物恢复过程，以及数据后处理分析的简要讨论。该方法可广泛应用于多种临床前啮齿类动物模型，有助于揭示静息状态下脑网络的改变。

每次静息态扫描后，使用独立成分分析法（ICA；示例脚本包含在补充文件中）评估稳定性。图6展示了静息态扫描中成分输出的示例。图6a显示了一次高稳定性扫描中的信号成分。注意，从空间分布上看，该成分具有明显的区域性。在空间成分下方的时间进程中，信号稳定且不可预测，提示为真实的脑活动。底部的功率谱主要表现为低频成分。图6b展示了与图6a同一扫描中的一个代表噪声的成分。注意其空间成分缺乏区域性、时间进程呈现高频特征，以及功率谱中存在高频峰值。最后，图6c展示了一次麻醉不稳定的扫描中的成分。其时间进程波动且不规则。当出现这种情况时，通常需要改进麻醉方案，常见的是改进鼻罩的密封性和废气的清除。
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本方案描述了一种使用低剂量异氟烷联合低剂量右美托咪定获取大鼠稳定静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）数据的方法。

静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）已成为研究大脑在静息、无任务状态下功能活动的一种日益流行的方法。

静息态功能磁共振成像（resting-state functional magnetic resonance imaging，简称 resting-state fMRI）已成为研究大脑在静息无任务状态下功能活动的一种日益流行的方法。技术的进步使得静息态 fMRI 可应用于啮齿类动物模型，有助于揭示疾病状态下的潜在机制。本文所述方案结合使用低剂量异氟烷与低剂量右美托咪定，可在保持脑网络功能完整性的同时，实现高质量数据的采集。该方法还可实现长达五小时的自主呼吸和接近正常的生理状态。在本视频中，我们将介绍大鼠麻醉期间四个不同阶段的生理监测，包括动物诱导与准备、动物安置、解剖扫描采集以及静息态扫描采集，随后进行数据质量评估。使用一套可输送吸入性麻醉剂并从所有需要区域清除废气的系统，以含30%氧气的空气中加入2.5%异氟烷诱导麻醉。动物麻醉后，将其从麻醉舱中取出，称重，并置于准备区域加热垫上的鼻罩中，持续给予 2.5% 异氟烷。在每只眼睛上涂抹眼用润滑软膏，以防角膜干燥。通过夹捏脚趾无反应来确认麻醉深度。使用电推剪剃除动物背部尾部正上方腰椎下段约两英寸见方的毛发区域。使用25号针头，向腹部右下象限进行腹腔注射，给予右美托咪定溶液0.015毫克/千克。将异氟烷气流从准备区域切换至动物固定架。将动物移入动物固定架中。将大鼠的门齿牢固地固定在咬杆上方并嵌入其中。将鼻罩推至鼻部，确保紧密贴合。如果鼻罩无法覆盖下颌，可使用帕拉膜（Parafilm）轻轻固定下颌闭合，同时密封鼻罩周围。将呼吸垫置于动物肋骨下方的腹部，并调整其位置，直至呼吸波形在每次呼吸时均显示出位于中心的深波谷。当呼吸频率低于每分钟40次时，进入麻醉的下一阶段。将耳杆插入耳道，以固定大鼠在动物固定架中的头部。就位后，向前拉动咬口杆，并确认头部没有移动。根据需要调整鼻罩和Parafilm。将温度探头插入预先润滑的一次性探头套中。将温度探头轻轻插入直肠约 1/2 英寸，并使用医用胶带将其固定在尾根部。将脉搏血氧仪探头夹在后肢足跖部，确保光源位于足底。探头夹的旋转可能影响信号，因此制作一个固定装置以保持足爪和探头处于直立状态，可提高信号稳定性。计算右美托咪定的输注速率为每小时每公斤体重0.015毫克。将输液泵设置为计算出的输注速率，并灌注输液管路。使用酒精棉片清洁已剃毛的区域，以去除任何散落的毛发。在尾部基部上方约两指宽处捏起皮肤。将输液管针头的三分之一插入 tented 皮肤中。用一段三英寸长的宽幅医用胶带将针头固定在皮肤上。将第二条宽的医用胶带横向覆盖在大鼠身上的第一层胶带上，并粘贴到动物固定架的两侧。必须确保铁磁性针头牢固固定，以防止扫描过程中发生移动。开始皮下输注右美托咪定。在大鼠鼻梁上放置一块纱布，以形成一个平整的表面用于放置线圈。使用不会干扰 MRI 信号的纸胶带将线圈固定在大鼠头部，并使其对准脑部中心。将纸巾覆盖在动物身上，并用实验室胶带将其固定在动物托架上。若使用空气加热系统，需用塑料膜将整个托架完全包裹，以保持暖空气。将动物移入磁体孔内并调节磁场。将异氟烷浓度降至1.5%，使呼吸频率稳定增加至每分钟约45至50次。在整个解剖扫描过程中保持此位置。使用 FLASH 定位扫描确保大脑与磁体等中心对齐。如有必要，重新调整动物位置并重复操作。运行高分辨率RARE局部扫描，并使用该扫描结果对齐15个矢状面切片，切片中心覆盖全脑。利用中间矢状切片，将中心轴向切片对准前连合交叉处（表现为一个暗点）。记录切片偏移量，供后续静息态扫描使用。使用 FLASH 和 RARE 轴向序列各采集 23 个切片，以辅助在扫描后分析期间将图像配准至公共空间。使用 PRESS 序列对全脑进行匀场。完成解剖成像后，将异氟烷浓度降低至 0.5% 至 0.75%，并调整至动物呼吸频率为每分钟 60 至 65 次。在开始静息态扫描前，需在此状态下保持至少10分钟，以确保生理状态稳定。当生理状态稳定后，使用与解剖学轴向序列相同的切片偏移，采集15层EPI扫描图像。每次静息态扫描完成后，采用独立成分分析法检查数据质量，将数据分解为空间成分和时间成分。获取至少三个高质量的静息态扫描图像。扫描完成后，将异氟烷浓度增加至 2%，并停止皮下右美托咪定输注。将动物托架从磁体孔中取出，并将动物送回准备区域。使用25号针头，将稀释后的阿替美唑溶液以每公斤体重0.015毫克的剂量注射到大鼠后肢肌肉中。将大鼠放回饲养笼内，并置于加热垫上，持续观察直至动物能够自主活动。采用独立成分分析法，评估每次静息态扫描后的稳定性。此处展示的是一个稳定性极高的示例。请注意，从空间上看，各成分具有明显的区域性。在中间面板所示的时间过程中，信号稳定且不可预测，这是真实脑活动的特征。底部的功率谱显示主要为低频成分。此处展示的是同一扫描中的噪声成分。请注意其非区域性、高频时间进程以及功率谱中的单一高频峰值。噪声成分应在扫描后分析期间进行去噪处理。最后，该成分来自一次麻醉状态不稳定的扫描，其显示的时间过程具有变异性和不规则性。当出现这种情况时，通常需要对麻醉方案进行改进，尤其是鼻罩的密封性和废气清除系统。动物在物理和生理上的稳定性对于获取高质量的静息态数据至关重要。在进入麻醉的下一阶段之前，必须确保动物达到预先设定的生理指标阈值。采用这种生存技术后，静息态功能磁共振成像可用于纵向研究，结合实验干预，并用于探索疾病模型。本方案中采用的低剂量异氟烷联合右美托咪定的方法，为致力于在静息状态下对啮齿类动物脑部进行成像的科研人员提供了广泛的临床前研究可能性。

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Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

获取大鼠的静态功能磁共振成像数据

我们开发了一种在啮齿类动物大脑中同时进行功能性磁共振成像和电生理记录的方法，为研究神经活动与血氧水平依赖性（BOLD）磁共振成像信号之间的关系提供了平台。...

同步进行啮齿类动物脑部的fMRI与电生理记录

来源：Chiu, S. 等. 大鼠颈总动脉中的相位对比磁共振成像. J. Vis. Exp.

利用相位对比磁共振成像评估大鼠动脉中的血流

来源：Blanc, J., et al. 大鼠胡须激活期间桶状皮层7 T功能磁共振波谱分析。J. Vis. Exp.

大鼠胡须刺激期间桶状皮层的功能性磁共振波谱分析

小动物正电子发射断层扫描能够评估大脑的两种主要能量底物：葡萄糖和酮体。 在本方法中，依次向每只动物注射11C-乙酰乙酸盐和18F-氟脱氧葡萄糖，并根据磁共振图像确定的特定脑区，定量测量它们的摄取情况。...

一种用于定量测量大鼠脑区能量底物摄取的双示踪剂PET-MRI方案

对哺乳动物听觉系统的功能研究传统上采用空间聚焦技术，例如电生理记录。以下方案描述了一种利用功能性磁共振成像来可视化猫听觉皮层中诱发性血流动力学活动大尺度模式的方法。...

使用高场强fMRI对成年猫听觉皮层进行功能成像

本方案描述了一种在啮齿类动物中同时进行功能性磁共振成像与深部脑刺激的标准方法。结合使用这两种实验工具，可探索几乎任意脑区靶点在接受电刺激后所引发的全脑范围内的下游活动响应。...

啮齿类动物深部脑刺激联合同步功能性磁共振成像

本实验的总体目标是利用无创相位对比磁共振成像技术，测量大鼠颈总动脉中的血流。...

大鼠颈总动脉的相位对比磁共振成像

在通过血氧水平依赖性功能磁共振成像（BOLD fMRI）确认相应的躯体感觉桶状区皮层区域（称为S1BF）被正确激活后，本研究的主要目标是利用7...

7 T大鼠桶状皮层在胡须激活期间的功能性磁共振波谱

对自由活动的清醒犬进行磁共振成像（MRI）是一种新兴方法，相较于使用物理或化学约束的成像方式具有多项优势。本方案介绍了一种经济高效的训练方法，最大限度减少在成本较高的MRI环境中进行的训练，从而扩大可用于犬类功能磁共振成像的研究对象群体。...

训练犬只进行清醒、无约束的功能性磁共振成像

本文介绍了一种用于清醒、头部固定的 rats...

清醒固定头部大鼠神经成像用头部植入装置

获取动态正电子发射断层扫描（PET）数据并将其重建为时间帧，可实现单个受试者水平的脑代谢连接性分析。本文描述了一种获取大鼠脑部[18F]FDG动态PET数据的方法，并通过提取感兴趣区域的时间-放射性活度曲线来获得连接性矩阵。...

在单受试者水平上利用2-脱氧-2-[18F]氟-D-葡萄糖动态正电子发射断层扫描研究脑代谢连接性

学习大鼠静息态功能磁共振成像数据采集方法，结合低剂量异氟烷与右美托咪定麻醉方案，在维持生理稳定的同时获取高质量脑功能网络数据，适用于神经科学研究与疾病机制探索。

大鼠静息态功能磁共振成像数据的采集

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