Name: Die Verwendung von pharmakologischen fMRT-Herausforderung in der präklinischen Forschung: Anwendung auf die 5-HT-System (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-04-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 27 s
Description: Erfahren Sie, wie pharmakologische fMRT mit Fluoxetin die Serotoninfunktion im Gehirn lebender Tiere untersucht. Diese Methode visualisiert hämodynamische Reaktionen und ist weniger invasiv als PET oder SPECT.

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Diese Arbeit wird von der Niederländischen Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO) (Veni-Nr. 916.86.125), verliehen an L. Reneman finanziert. Die Geldgeber hatten keinen Einfluss auf Studiendesign, Datenerhebung und-analyse, Entscheidung zur Veröffentlichung oder Erstellung des Manuskripts. Es gibt keine Interessenkonflikte.

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<li>Stark, J. A., Davies, K. E., Williams, S. R., Luckman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+magnetic+resonance+imaging+and+c-Fos+mapping+in+rats+following+an+anorectic+dose+of+m-chlorophenylpiperazine%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Functional magnetic resonance imaging and c-Fos mapping in rats following an anorectic dose of m-chlorophenylpiperazine.</a> NeuroImage. 31, 1228-1237 (2006).</li>
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</ol>

Wir haben nichts zu offenbaren.

5-HT phMRI ist ein viel versprechendes Instrument, um Neurotransmitter-Funktion bei Tieren in vivo zu beurteilen. Es visualisiert das Gehirn als Reaktion auf eine 5-HT-Herausforderung mit funktionellen MR-Bildgebung. MRT hat den großen Vorteil, eine hohe räumliche Auflösung zu haben und nicht brauchen die Injektion von Kontrastmittel-Agenten oder radioaktiv markierten Molekülen wodurch die wiederholte Exposition durch ionisierende Strahlungen. Diese Technik ist in menschlichen und tierischen Probanden und daher sehr gut geeignet für translationale Forschung von Neurotransmitter-Systemen und psychiatrischen Erkrankungen. Seine Anwendung ist natürlich nicht auf den 5-HT-Weg begrenzt und wurde bereits ausführlich auf die Auswirkungen von dopaminergen Medikamenten bei Tieren und Menschen 5,15 22 Beurteilung verwendet. Dennoch phMRI bei Kleintieren herausfordernden bleibt, wie bereits in Übersichtsartikeln von Martin und Sibson 11 und 20 wies Steward. Eine dieser Herausforderungen ist die Wartung of stabilen physiologischen Parameter während der Bildaufnahme. Die meisten Anästhetika verändern können Herz-Kreislauf-Funktion und da phMRI entscheidend davon abhängen, Herz-Kreislauf / hämodynamischen Parameter ist es wichtig, sicherzustellen, dass alle hämodynamischen Veränderungen ausschließlich auf die Droge gegeben sind Herausforderung ist. Es ist daher äußerst wichtig, dass pCO 2 Ebenen konstant bleiben während der Baseline-Akquisition. Mechanische Lüftung können, um sicherzustellen, physiologische Stabilität und wird oft in dieser Art von Experimenten verwendet. Wir jedoch entschieden, frei atmenden Tieren zu verwenden, um die Möglichkeit offen lassen, um Längsschnittstudien in der Zukunft durchzuführen. Stattdessen haben wir ausgiebig überwacht (und veränderte) Atemfrequenz und Blutgaswerte auf physiologische Stabilität im Normbereich zu gewährleisten, bevor der funktionalen Überprüfung zu starten und auf diese Weise stabile Gefäßreagibilität bewahren und damit T2 * / T2-Signal. Literatur über die Wirkung von Anästhetika auf die zerebrale Hämodynamik und metabolism ist reichlich 20 und würde den Rahmen dieses Manuskripts. Wir entschieden uns, Gas Anästhesie mit ± 2% Isofluran in diesem spezifischen Protokoll zu verwenden, da mit Inhalationsanästhetika, die Narkosetiefe schnell sein kann und leicht zu steuern. Dies ist in unserer Einrichtung wichtig, normalen Bereich stabil pCO 2 Ebenen vor Beginn der Bildaufnahme zu gewährleisten. Isofluran ist die am häufigsten verwendeten Inhalations-Anästhetikum heute und ermöglicht ein schnelles Ein-und Ausleitung, die wichtig für Langzeitstudien ist. Es produziert auch geringen kardiovaskulären und respiratorischen Depression und induziert eine gute Relaxation der Skelettmuskulatur. Zweitens ist die intravenöse Verabreichung des Medikaments herausfordernden komplizierter bei Kleintieren als beim Menschen. Die Operation, die für die Kanülierung der Arteria und Vena femoralis benötigt wird, erfordert gut ausgebildete und erfahrene Mitarbeiter. Aufgrund dieser invasiven Verfahren ist es im Moment vor allem im Terminal verwendeten Verfahren. Allerdings könnten nicht-invasive Überwachung von Blut-Homöostase und Schwanzveneninjektion für Längsschnittstudien 23 verwendet werden. Darüber hinaus gibt es einige allgemeine Einschränkungen für die Technik, die nicht spezifisch für tierische phMRI. Darüber hinaus wies darauf hin, wie von Martin und Sibson 11, ist ein potentieller verwechseln aller fMRT-Studien, dass davon ausgegangen wird, dass die Veränderungen in der Hirnaktivität von der Herausforderung evozierte Veränderungen der neuronalen Aktivität statt peripheren systemischen Wirkungen zu reflektieren. Vor allem in tieferen Hirnstrukturen, bleibt eine relativ schlechte Verständnis der neurovaskulären Kopplung (Beziehung zwischen neuronaler Aktivität und Veränderungen hämodynamischen Veränderungen). Studien von der Art, Logothetis 10 durchgeführt, um neurovaskuläre Kopplung in der Rinde zu bestimmen noch nicht in anderen Teilen des Gehirns durchgeführt. Es ist daher unbekannt, was eine Erhöhung der BOLD-Signal in wichtige Strukturen wie das Striatum oder Amygdala ist Telling uns über neuronale Aktivität. Das Beste, was wir in diesem Moment sagen könnte ist, dass die Hirnregion, an die angegebene Herausforderung reagiert und dass in Abhängigkeit von der Behandlung und / oder Bedingungen, können wir die wesentlichen Veränderungen des Gehirns Reaktivität zu überwachen. Dies kann weitgehend Dazu suchen Sie in beiden MRT-Daten und physiologischen Reaktionen nachgewiesen werden. Das allgemeine Muster der Gehirnaktivität sollte abhängig vom und beschränkt sich auf Gebiete mit, in diesem Fall eine hohe 5-HT Innervation, und nicht so viel eine allgemeine vaskuläre Reaktion. Auch wird eine unterschiedliche zeitliche Verlauf zwischen vaskulären und hämodynamischen Veränderungen zu erwarten. Während die Veränderungen des Blutdrucks auf ihre Ausgangswerte zurück innerhalb von einigen Minuten ist die Wirkung des Medikaments auf den BOLD-Aktivierung im Fall von Fluoxetin sichtbar, bis zum Ende der Bildaufnahme und entsprechen den pharmakokinetischen Eigenschaften wissen von dieser Droge. Schließlich sollten die physiologischen Reaktionen von allen Tieren sein, um interindividuelle Vergleiche anzustellen ähnlich. Nonetheless ist es bekannt, dass eine neurogene Regelung der lokalen Blutflusses nach 5-HT 4-abgegeben. Daher kann nicht ausgeschlossen werden, dass lokale Änderungen des BOLD-Signal kann zu Gefäßveränderungen aufgrund der 5-HT in der Nähe von Schiffen Release Attribute werden. Obwohl diese Effekte nicht lokale neuronale Aktivierung verbunden sind und somit als falsch-positiven Ergebnissen in Betracht gezogen werden, ist es auch ein Index für die gesamte spezifische Funktion des 5-HT-System (siehe auch 3). Kritische Schritte dieser Technik sind daher zu physiologischen Reaktionen intensiv zu überwachen und sicherstellen, dass die physiologischen Bedingungen des Tieres stabil sind vor und während der Bildaufnahme. Auch Scanner Bedingungen sollten so stabil wie möglich und genau das gleiche für jedes Tier. Signal-Stabilität Ihrer Sequenz sollte geprüft und bestätigt werden vor Beginn des Experiments. Weiterhin ist zu beachten, immer groß genug statistische Power, auch bei kleinen Gegenstand Groups. Für einen schönen Beitrag über den experimentellen Überlegungen tierischen phMRI im Allgemeinen finden Sie Steward 20 und für ein zusätzliches Beispiel für ein experimentelles Protokoll für pharmakologische fMRT bei Ratten und Mäusen, siehe Ferrari 5. Mögliche Änderungen der hier beschriebenen Technik sind zahlreich. Man könnte: <ol><li> mit einem anderen Medikament für 5-HT Herausforderung, wie zum Beispiel einem anderen SSRI oder 5-HT-Rezeptor-(ANT)-Agonisten 16,13,18,7 oder sogar eine doppelte Herausforderung, um die zugrunde liegenden Mechanismen der Arzneimittelwirkung 6,19 offenbaren; </li><li> verwenden Sie eine andere Versuchsanordnung, wie zum Beispiel einem anderen Regime Anästhesie, Beatmung, Blut-Pool Kontrastmittel statt BOLD 15, Längsschnittstudien (Tier muss am Leben gehalten werden, so dass keine invasiven Blutdruck-/ Blut-Gas-Messung und / oder mechanische Lüftung sind möglich), oder auch Kombinationen mit anderen (invasive) Verfahren wie die Aufnahme der neuronalen Aktivität mittels MR-kompatiblen Elementenctrodes 10 oder PET / SPECT-Untersuchungen 4; </li><li> verwenden verschiedene MRT-Daten Analysemethoden wie der &quot;p-Block&quot;-Methode von McKie 12 oder funktionelle Konnektivität Analyse 15. </li></ol> Welche Auswahl, die Sie in den experimentellen Aufbau ist stark abhängig von den Möglichkeiten der und / oder der Erfahrung innerhalb Ihres Labors und der Art der Fragestellung Sie beantworten möchte.

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenz / Ausrüstung </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Isofluran </td><td> ABBOTT <a href="http://www.abbott.co.uk/" target="_blank">Abbott Laboratories Ltd, Maidenhead, UK</a> </td><td> Kein B506 </td><td> Mix mit medizinischer Luft </td></tr><tr><td> Medizinische Luft </td><td> <a href="http://www.bochealthcare.co.uk/" target="_blank">BOC Healthcare</a> </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Heizkissen </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.co.uk/" target="_blank">Harvard Apparatus</a> </td><td> 507223F <a href="http://www.harvardapparatus.co.uk/webapp/wcs/stores/servlet/haisku3_10001_11555_39108_-1_HAUK_ProductDetail_N_37610_37611_37613" target="_blank">Komplette homöothermen Blanket-System mit flexibler Sonde, mittel, 230 VAC, 50 Hz</a> </td><td></td></tr><tr><td> Silk l<html> igature </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.com/" target="_blank">http://www.harvardapparatus.com/</a> </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/product_11051_10001_43051_-1_HAI_ProductDetail" target="_blank">2-0 schwarze Seide geflochten nicht-resorbierbaren</a> Cat Num 51-7631 </td><td></td></tr><tr><td> PE-50 Kanüle </td><td> <a href="http://www.scientificlabs.co.uk/" target="_blank">http://www.scientificlabs.co.uk/~~V</a> </td><td> <a href="http://www.scientificlabs.co.uk/product/TUB3662" target="_blank">Portex Tubing PE 0.58x0.96mm</a> </td><td> 0,58 mm ID 0,96 OD </td></tr><tr><td> Heparin-Natrium </td><td> <a href="http://www.leo-pharma.com/Home/Products/List-of-LEO-Pharma-products.aspx" target="_blank">Leo Laboratories Ltd, Bucks., UK</a> </td><td> Heparin-Natrium 1000IU/ml </td><td> 15 U / ml </td></tr><tr><td> Vetbond Gewebekleber </td><td> <a href="http://solutions.3m.co.uk" target="_blank">3M</a> </td><td>ttp :/ / solutions.3m.co.uk/wps/portal/3M/en_GB/HealthCare/Home/ProdInfo/VetProducts / &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; M Vetbond Gewebekleber </td><td></td></tr><tr><td> Monitoring-System </td><td> <a href="http://www.i4sa.com/" target="_blank">SA Instruments</a> </td><td> <a href="http://www.i4sa.com" target="_blank">http://www.i4sa.com</a> <a href="http://69.20.42.253/web_app/main/defaultProduct.aspx?ID=16&amp;PT=3" target="_blank">Modell 1025L-Überwachungssystem</a> </td><td> Monitore Atmung und Temperatur </td></tr><tr><td> Druckaufnehmer </td><td> <a href="http://www.biopac.com/" target="_blank">Biopac Systems Corp</a> </td><td> <a href="http://www.biopac.com/blood-pressure-transducer" target="_blank">Blutdruckwandler - TSD104A</a> <a href="http://www.biopac.com/data-acquisition-analysis-system-mp150-system-windows" target="_blank">MP150 DATENAUFNAHMESYSTEM - WIN - MP150WSW</a> </td><td> Monitore Blutdruck </td></tr><tr><td> Rapidlab Blutgasanalysator </td><td> <a href="http://www.medical.siemens.com/" target="_blank">Siemens Diagnostics</a> </td><td> <a href="http://www.medical.siemens.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay~q_catalogId~e_-111~a_catTree~e_100001,1023069,1016115~a_langId~e_-111~a_productId~e_172940~a_storeId~e_10001.htm" target="_blank">Rapidlab 248/348 Systeme</a> </td><td></td></tr><tr><td> 4,7 T Scanner Tier </td><td> Agilent Technologies (ehemals Magnex) 4,7 T-Frequenz 199,845 MHz </td><td></td><td></td></tr><tr><td> MR-kompatiblen stereotaktischen Bett </td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">M2M-Imaging Corp</a> </td><td> Ratten-Bett: PA Multi Element AHS 50-72-1003/100 </td><td></td></tr><tr><td> Spule </td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">M2M-Imaging Corp</a> </td><td> Volume TH / Rx RQD1 72/112 200 </td><td></td></tr><tr><td> Fluoxetinhydrochlorid </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> F-132 </td><td> 5mg/kg in Kochsalzlösung </td></tr></tbody></table>

die verwendung von pharmakologischen fmrt-herausforderung in der präklinischen forschung: anwendung auf die 5-ht-system

The Use of Pharmacological-challenge fMRI in Pre-clinical Research: Application to the 5-HT System

Pharmakologische MRT (phMRI) ist eine neue und vielversprechende Methode, um die Wirkung von Substanzen auf die Gehirnfunktion, die letztlich zur zugrunde liegenden neurobiologischen Mechanismen, die hinter Arzneimittelwirkung und Neurotransmitter-Störungen, wie Depressionen und ADHS entwirren kann studieren. Wie die meisten der bildgebenden Verfahren (PET, SPECT, CT) stellt es ein Fortschritt in der Erforschung der Erkrankungen des Gehirns und der damit verbundenen Funktion von Neurotransmitter-Bahnen in einer nicht-invasive Weise hinsichtlich des gesamten neuronalen Konnektivität. Darüber hinaus bietet auch die ideale Werkzeug für die Übersetzung mit der klinischen Prüfung. MRT, während immer noch hinter in der molekularen Bildgebung Strategien im Vergleich zu PET und SPECT, hat den großen Vorteil, eine hohe räumliche Auflösung und keinen Bedarf für die Injektion eines Kontrastmittels-Agenten oder radioaktiv markierten Moleküle haben, um so dem wiederholten Exposition gegenüber ionisierender Strahlung . Funktionelle MRT (fMRT) wird ausführlich in der Forschung und klinischen Umfeld eingesetzt, wo es ist gllgemein mit einer psycho-motorische Aufgabe kombiniert. phMRI ist eine Adaption von fMRT ermöglicht die Untersuchung von einem bestimmten Neurotransmitter-System, wie zB Serotonin (5-HT), die unter physiologischen oder pathologischen Bedingungen nach der Aktivierung über die Verabreichung eines spezifischen Herausforderungen Droge. Das Ziel der hier beschriebenen Verfahren ist es, Gehirn 5-HT-Funktion in frei atmenden Tieren zu beurteilen. Durch Einspruch gegen den 5-HT-System zu erwerben und gleichzeitig funktionelle MR-Bilder im Laufe der Zeit kann die Reaktion des Gehirns auf diese Herausforderung visualisiert werden. Mehrere Studien an Tieren haben bereits gezeigt, dass Medikamenten-induzierten Anstieg der extrazelluläre Konzentration von z. B. 5-HT (Trennmittel, selektive Re-uptake-Blocker etc.) Region-spezifische Änderungen in Blutoxygenierung Ebene evozieren abhängiger (BOLD) MRI-Signale (Signal durch zu einer Veränderung der oxygenierten / sauerstoffarmes Hämoglobin, die während Hirnaktivierung durch eine Erhöhung der Blutversorgung, um den Sauerstoff zu versorgen und glucose den anspruchsvollen Neuronen), das einen Index von Neurotransmitter-Funktion. Es wurde auch gezeigt, dass diese Effekte durch Behandlungen, die Abnahme 5-HT Verfügbarkeit 16,13,18,7 umgekehrt werden kann. Bei erwachsenen Ratten haben BOLD-Signal Änderungen nach akuter SSRI Verwaltung in mehreren 5-HT verwandten Hirnregionen, das heisst kortikalen Arealen, Hippocampus, Thalamus und Hypothalamus 9,16,15 beschrieben worden. Die Stimulation des 5-HT-System und seine Antwort auf diese Herausforderung kann somit als Maß für seine Funktion in Tieren und Menschen 2,11 verwendet werden.

Das Ziel dieser Technik ist es, Serotonin (5-HT) Neurotransmitter-Funktion im Live-und frei atmenden Tier mit pharmakologische Kernspintomographie (phMRI) und einer intravenösen Herausforderung mit einem selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI), Fluoxetin zu beurteilen.

Die Verwendung von pharmakologischen fMRT-Herausforderung in der präklinischen Forschung: Anwendung auf die 5-HT-System

Die pharmakologische MRT (phMRT) ist eine neue und vielversprechende Methode zur Untersuchung der Auswirkungen von Substanzen auf die Gehirnfunktion, die letztendlich dazu genutzt werden kann, ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, die Funktion des Neurotransmitters Serotonin oder 5-HT bei frei atmenden Tieren mittels pharmakologischer Magnetresonanztomographie und einer intravenösen Gabe des selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmers Fluoxetin zu bewerten. Dies wird erreicht, indem die funktionelle MRT mit einer medikamentösen Provokation kombiniert wird, nachdem zunächst Basislinienmessungen durchgeführt wurden. Dadurch kann die hämodynamische Hirnreaktion auf das spezifische Medikament vor Beginn und während des Experiments sichtbar gemacht werden. Eine umfassende Überwachung und Aufrechterhaltung der physiologischen Reaktionen des Tieres ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die mit der fMRT sichtbargemachte Hirnreaktion ausschließlich auf die verabreichte pharmakologische Provokation zurückzuführen ist.Schließlich wird eine statistische Datenanalyse der MRT-Daten durchgeführt, um die Voxel des Gehirns zu bestimmen, die Signalveränderungen im Vergleich zu Basiswerten aufweisen und somit auf die serotonerge Herausforderung zurückzuführen sind. Die erhaltenen Ergebnisse liefern Hinweise auf die serotonerge Funktion des Gehirns, basierend auf der Reaktion des Gehirns auf eine serotonerge Herausforderung, wie sie mittels funktioneller MRT gemessen wird. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden bildgebenden Verfahren wie der PET oder SPECT liegt darin, dass sie weniger invasiv ist, da keine radioaktiven Tracer verwendet werden.Daher ist es eine sehr geeignete Technik für die translationale Forschung, da sie auch bei verletzlichen menschlichen Probanden wie Kindern oder Patienten angewendet werden kann. Obwohl diese Methode Einblicke in die Funktion des Serotoninsystems ermöglicht, kann sie auch auf andere neurotransmittererge Systeme angewendet werden, wenn eine andere pharmakologische Provokation verwendet wird, beispielsweise das dopaminerge System mittels einer Amphetamin-Provokation. Um dieses Experiment zu beginnen, betäuben Sie zunächst die Ratte vollständig, katheterisieren dann die A. femoralis und V. femoralis zur Messung von Blutgasen und Blutdruck sowie zur Gabe des Provokationsmedikaments. Nach Abschluss der Operation senken Sie die Anästhesietiefe auf 2 % für die Erhaltungsnarkose ab.Abhängig von den arteriellen Blutgaswerten. Verwenden Sie eine Warmluft-Heizung, um die Körpertemperatur innerhalb von 1,5 Grad um 37 Grad Celsius zu halten, und beachten Sie, dass die MRT-Bildgebung die Temperatur beeinflussen kann. Es ist auch möglich, eine Warmliege mit Warmwasserbetrieb innerhalb des stereotaktischen Betts zu platzieren.Als Nächstes bringen Sie das Tier in Rückenlage in ein MR-kompatibles stereotaktisches Bett und verwenden Ohr- und Zahnhalterungen, um die Kopfposition zu fixieren. Legen Sie eine mit einem Drucksensor verbundene Atemmanschette unter das Tier, um die Atemfrequenz des Tieres zu überwachen und aufzuzeichnen. Während der Bildgebung.Verbinden Sie außerdem die arterielle Leitung mit einem Druckmesswandler, um den arteriellen Blutdruck zu überwachen. Hier wird ein 4,7-Tesla-Kleintier-MRT-System mit 72 Millimeter Innendurchmesser und einer zylindrischen Quadratur-Transmit-Receive-RF-Spule verwendet. Danach wird das Bett in die MRT-Scanneraufnahme eingeschoben.Nachdem das Tier in den Scanner platziert wurde, sollten die physiologischen Reaktionen kontinuierlich überwacht werden, um sicherzustellen, dass das Tier während des gesamten Eingriffs stabil bleibt, vollständig anästhesiert ist und frei atmet. Bei der In-vivo-Bildgebung ist es wichtig, während der pH-MRT-Aufnahme keine Anpassungen am Anästhesieprotokoll vorzunehmen. Da dies das MR-Signal beeinflussen könnte, sollten die arteriellen Blutgaswerte stabil sein und innerhalb der hier angezeigten Bereiche liegen.Bevor die pH-MRT-Aufnahme beginnt, die Anästhesietiefe gegebenenfalls leicht anpassen, um eine tiefere oder flachere Atmung zu ermöglichen, und die Werte überprüfen. Nach kurzer Zeit sollte die Atemfrequenz erneut stabil zwischen 45 und 75 Atemzügen pro Minute liegen, der Blutdruck konstant und zwischen hundert und hundertfünfzig Millimeter Quecksilbersäule betragen. Die pharmakologische Provokation wird, wie beschrieben, Veränderungen dieser Messgrößen hervorrufen.Im weiteren Verlauf des Protokolls beginnen Sie mit der Aufnahme eines dreiebenen Übersichtsbildes, um das Gehirn korrekt in der Mitte des MRT-Bildfeldes zu positionieren. Anschließend verwenden Sie eine lokalisierte Shim-Korrektur, um die Homogenität des Magnetfelds zu verbessern. Danach wird ein T2-gewichtetes anatomisches Bildvolumen zur Registrierung und Segmentierung aufgenommen.Es werden 30 koronare Schnitte mit einer Dicke von einem Millimeter empfohlen, die so zentriert sind, dass sie acht Millimeter hinter der hinteren Kante der Riechwurzel liegen. Für spezifische Bildparameter, die sicherstellen, dass alle physiologischen Reaktionen konstant sind, siehe die Originalpublikation. Fahren Sie hier mit der pH-MRT-Untersuchung fort.Ein T2-gewichteter Turbo-Spin-Echo wird verwendet und es werden 32 Volumina aufgenommen. Die Gesamtdauer der Aufnahme beträgt 84 Minuten. Erfassen Sie eine Reihe von Basislinienvolumina, bevor Sie das Provokationsmedikament verabreichen, mindestens jedoch für 10 Minuten.Stellen Sie sicher, dass die Infusion für alle Tiere innerhalb einer Studie exakt zum gleichen Zeitpunkt begonnen wird. In diesem Protokoll wurde die Gabe mit Beginn des neunten Volumens nach etwa 21 Minuten Baseline-Scanning gestartet. Beachten Sie, dass die pharmakologische Provokation mit Fluoxetin einen kurzen Anstieg der Atemfrequenz um 15 bis 20 % sowie einen kurzen, aber steilen Abfall des arteriellen Blutdrucks um etwa 20 % hervorruft.Dies sollte sich innerhalb von fünf bis zehn Minuten erholen. Stellen Sie sicher, dass der Nachinfusionsbildgebungszeitraum ausreichend lang ist, um Signaländerungen zu visualisieren und den stationären Zustand oder die Erholung des MR-Signals zu erreichen, abhängig von der Forschungsfrage und der Wahl der Medikamentenapplikation. Sobald die Bildgebung abgeschlossen ist, nehmen Sie das Tier aus dem Scanner und führen eine abschließende Blutgasanalyse durch, um die Stabilität der Blutgasparameter während der beschriebenen Bildakquisition sicherzustellen.Hier sind mehrere Schritte zur Vorverarbeitung der MR-Daten, um die Daten für die statistische Analyse zu optimieren. Die genannten Werkzeuge sind Vorschläge; viele verschiedene Werkzeuge stehen zur Verfügung. Konvertieren Sie zunächst alle Rohbilder in das mit der verwendeten MRI-Analyse-Software kompatible Dateiformat.Danach sollte die Gr&ouml;&szlig;e der Fuchsl&ouml;cher mit einem Faktor von 10 multipliziert werden, um die Kompatibilit&auml;t mit Analysealgorithmen, die f&uuml;r die Verwendung mit menschlichen Daten konzipiert wurden, sicherzustellen. Achten Sie darauf, Ihre Bilder visuell auf Unregelm&auml;&szlig;igkeiten und Orientierungsartefakte, das Signal-Rausch-Verh&auml;ltnis sowie Bewegungen zu &uuml;berpr&uuml;fen, und verwerfen Sie Scans mit deutlichen Artefakten oder &uuml;berm&auml;&szlig;iger Bewegung, da diese Ihre Ergebnisse verf&auml;lschen w&uuml;rden. Die Orientierung aller Scans sollte zwischen den anatomischen und funktionellen Bildern &auml;hnlich sein und mit dem verwendeten Referenzhirn zur Korrektur &uuml;bereinstimmen.Bei Bewegungsartefakten in der vierdimensionalen Zeitspanne verwenden Sie ein Bewegungskorrekturwerkzeug wie fsls flt, das eine feine intermodale Hirnbildregistrierung nutzt. Führen Sie anschließend eine Gehirnsegmentierung sowohl für die vierdimensionale Zeitspanne als auch für das dreidimensionale anatomische Bild durch. Hierzu kann das FSL-Werkzeug BET verwendet werden.Die Standardeinstellungen wurden für die Verwendung mit menschlichen Gehirnen entwickelt. Daher sollten die Werte für das Rattengehirn optimiert werden. Ziel der statistischen Analyse ist es, die Voxel zu bestimmen, die zusätzliche Varianten aufgrund der Medikamentenapplikation aufweisen.Verschiedene Ansätze und Softwarepakete stehen dafür zur Verfügung. Hier wird eine vorgeschlagene Methode vor der Analyse angegeben. Zunächst muss ein allgemeines lineares Modell bestimmt werden, gegen das Ihre Daten geprüft werden können.Dies kann ein einfaches Ein-Aus-Quadratmodell oder ein spezifisches Modell basierend auf den Daten sein. Für ein datengesteuertes Modell führen Sie einen Zweistichproben-T-Test für alle Basislinienvolumina im Vergleich zu allen Volumina nach der Provokation durch. Das erste Volumen und das Volumen, während dessen die Provokation erfolgt, sollten ausgeschlossen werden, da diese möglicherweise keinen stabilen Zustand darstellen. Diskriminieren Sie anschließend alle Voxel, die eine Änderung um mehr als einen bestimmten Prozentsatz gegenüber der Basislinie aufweisen, beispielsweise eine durchschnittliche Änderung von 1 %. Mitteln Sie den Zeitverlauf in allen diskriminierten Voxel, um einen Eindruck von der Form des Modells zu erhalten.Dadurch kann bestimmt werden, ob die Provokation eine unmittelbare oder verzögerte Wirkung hatte, ob die Wirkung ein Plateau oder Maximum erreicht und ob die Wirkung im Zeitverlauf der Aufnahme wieder abnimmt. Dies kann für alle Tiere einzeln durchgeführt und anschließend gemittelt werden, um die mittlere Signaländerung über alle Tiere zu erhalten. Dies wird das Modell für Ihre datengesteuerte GLM-Analyse sein.Danach muss im Analysetool eine First-Level-Analyse eingerichtet werden. Legen Sie die TR fest und beachten Sie, dass keine Hochpass- oder Tiefpassfilterung erforderlich ist, um die Daten räumlich mit einem Kernel der vollen Halbwertsbreite von acht Millimetern zu glätten. Testen Sie nun statistisch die rohen vierdimensionalen Zeitsereienbilder jedes Tieres gegen das zuvor etablierte allgemeine lineare Modell.Dies ist Ihre erklärende Variable, d. h. die Wellenform oder Designmatrix, gegen die Sie Ihre Daten testen. Wenden Sie anschließend einen Schwellenwert auf das resultierende statistische Bild an, um anzugeben, welche Voxel oder Voxelcluster auf einem bestimmten Signifikanzniveau aktiviert sind. Aufgrund der großen Anzahl getesteter Voxel sollten Korrekturen für multiple Vergleiche angewendet werden.Schließlich die Daten räumlich auf einen Referenzdatensatz normalisieren, um Gruppenstatistiken durchführen zu können. Zuerst die funktionellen Daten auf das aus dem Gehirn des Tieres extrahierte anatomische Bild registrieren und anschließend auf das Referenzbild. Danach die Analyse durch Klicken auf „Go“ starten und das Ergebnis überprüfen.Danach können die Analysen der ersten Ebene aller Tiere in eine statistische Analyse der höheren Ebene einbezogen werden. Dies hängt stark von Ihrer eigenen Studie, dem Versuchsdesign und den Forschungsfragen ab. Aufgezeichnete physiologische Reaktionen können gegebenenfalls mit dem MR-Signal verknüpft werden.Wenn die anspruchsvolle Substanz in das Gefäßsystem gelangt, sollte eine deutliche physiologische Reaktion sichtbar sein. Fluoxetin führt zu einer Erhöhung der Atemfrequenz sowie zu einer Abnahme des Blutdrucks. Diese Reaktionen normalisieren sich im Durchschnitt innerhalb von fünf bis zehn Minuten.Hier ist dieser Blutdruckabfall deutlich sichtbar. Ein gutes Beispiel für ein aktiviertes Voxel und den dazugehörigen Signalzeitverlauf ist hier zu sehen. Der durchschnittliche Signalzeitverlauf in aktivierten Voxel sollte eine relativ stabile Grundlinie und einen klaren Effekt der Herausforderung zeigen.Bevorzugt sollte kein Einfluss abhängiger Drift in den Signalartefakten bestehen, da beispielsweise Atemdepression, Atemstillstand oder Veränderungen der Anästhesie oft deutlich im Signal sichtbar sind. Ein Beispiel für einen allgemeinen Signalverlust infolge einer Atemdepression ist hier nach der Analyse der ersten Ebene zu sehen. Das Aktivierungsmuster sollte überwiegend positiv sein und ausschließlich in spezifischen, mit Serotonin assoziierten Regionen auftreten, wie den kortikalen Bereichen, dem Hippocampus, dem Hypothalamus und dem Thalamus.Wenn das gesamte Gehirn eine lineare Abnahme des MR-Signals zeigt, deutet dies häufig auf systemische Effekte hin. Zum Beispiel zwei tiefe Anästhesie oder Atemdepression wurde ebenfalls dieses Video beobachtet. Sie sollten ein gutes Verständnis dafür haben, wie man die Funktion des Neurotransmitters Serotonin bewertet, das Leben und freie Atmung des Tieres mit pharmakologischer Magnetresonanztomographie sowie eine intravenöse Provokation mit einem selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer.Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit hohen Magnetfeldern äußerst gefährlich sein kann, und es sollten stets Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um zu vermeiden, dass sich magnetische Metallgegenstände im Magnetfeld befinden, während dieses Verfahren durchgeführt wird. Das bedeutet, dass sämtliche Geräte, die zur Überwachung des Tieres während der Bildaufnahme verwendet werden, kompatibler sein sollten.

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