El mapeo funcional del cerebro animal puede beneficiarse de la configuración experimental de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) en tiempo real. Utilizando el último software implementado en el sistema de resonancia magnética animal, establecimos una plataforma de monitoreo en tiempo real para fMRI de animales pequeños.
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Artículo de método
Mapeo cerebral de resonancia magnética funcional en tiempo real en animales
En este artículo
Resumen
Resumen
Las respuestas dinámicas de fMRI varían en gran medida de acuerdo con las condiciones fisiológicas de los animales, ya sea bajo anestesia o en estados despiertos. Desarrollamos una plataforma de resonancia magnética funcional en tiempo real para guiar a los experimentadores a monitorear las respuestas de resonancia magnética funcional instantáneamente durante la adquisición, que se puede utilizar para modificar la fisiología de los animales para lograr las respuestas hemodinámicas deseadas en los cerebros de los animales. La configuración de fMRI en tiempo real se basa en un sistema de resonancia magnética preclínica de 14.1T, lo que permite el mapeo en tiempo real de las respuestas dinámicas de fMRI en la corteza somatosensorial primaria de la pata anterior (FP-S1) de ratas anestesiadas. En lugar de un análisis retrospectivo para investigar las fuentes de confusión que conducen a la variabilidad de las señales de fMRI, la plataforma fMRI en tiempo real proporciona un esquema más efectivo para identificar respuestas dinámicas de fMRI utilizando macrofunciones personalizadas y un software de análisis de neuroimagen común en el sistema de MRI. Además, proporciona una viabilidad inmediata de solución de problemas y un paradigma de estimulación de biorretroalimentación en tiempo real para estudios funcionales cerebrales en animales.
Introducción
La resonancia magnética funcional (fMRI) es un método no invasivo para medir las respuestas hemodinámicas 1,2,3,4,5,6,7,8,9, por ejemplo, la señal de flujo y volumen sanguíneo dependiente del nivel de oxígeno en sangre (BOLD), asociada con la actividad neuronal en el cerebro. En estudios con animales, las señales hemodinámicas pueden ser afectadas por la anestesia 10,....
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Protocolo
Este estudio se realizó de acuerdo con la Ley Alemana de Bienestar Animal (TierSchG) y la Ordenanza de Animales de Laboratorio de Bienestar Animal (TierSchVersV). El protocolo experimental descrito aquí fue revisado por la comisión de ética (§15 TierSchG) y aprobado por la autoridad estatal (Regierungspräsidium, Tübingen, Baden-Württemberg, Alemania).
1. Preparación de la configuración experimental BOLD-fMRI para el estudio de animales pequeños
- Encienda el software de la consola para controlar los parámetros de imagen y adquirir datos de resonancia magnética.
NOTA: La configuración de fMRI en tiempo real propuesta se implementa....
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Resultados
La Figura 3 y la Figura 4 muestran un curso de tiempo representativo de BOLD-fMRI en tiempo real y mapas funcionales con estimulación eléctrica de la pata delantera (3 Hz, 4 s, ancho de pulso 300 us, 2.5 mA). El paradigma de diseño de fMRI comprende 10 exploraciones de preestimulación, 3 exploraciones de estimulación y 12 exploraciones de interestimulación con un total de 8 épocas (130 exploraciones). El tiempo total de escaneo es de 3 min 15 seg (195 seg).
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Discusión
El monitoreo en tiempo real de la señal de fMRI ayuda a los experimentadores a ajustar la fisiología de los animales para optimizar el mapeo funcional. Los artefactos de movimiento en animales despiertos, así como el efecto anestésico, son factores importantes que median la variabilidad de las señales de fMRI, confundiendo la interpretación biológica de la señal por sí misma 31,32,33,34,35,36,37,38 <.......
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Divulgaciones
Sascha Köhler es empleado de Bruker BioSpin MRI GmbH.
Agradecimientos
Agradecemos al Dr. D. Chen y al Dr. C. Yen por compartir el script AFNI para configurar la fMRI en tiempo real para PV 5 y al equipo de AFNI por el soporte del software. Esta investigación fue apoyada por la financiación de la Iniciativa Cerebral de los NIH (RF1NS113278-01, R01 MH111438-01), y la subvención del instrumento S10 (S10 RR023009-01) al Centro Martinos, la Fundación Alemana de Investigación (DFG) Yu215/3-1, BMBF 01GQ1702 y la financiación interna de la Sociedad Max Planck.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 14.1T Sistema de resonancia magnética Bruker | BioSpin MRI GmbH | N/A | |
| A365 Aislador de estímulos | World Precision Instruments | N/A | |
| AcqKnowledge Software | Biopac | RRID:SCR_014279, http://www.biopac.com/product/acqknowledge-software/ | |
| AFNI | Cox, 1996 | RRID:SCR_005927, http://afni.nimh.nih.gov | |
| CO2SMO ( Monitor ETCO2/SpO2), Modelo 7100 | Novametrix Medical Systems Inc | N/A | |
| Isoflurano | CP-Pharma | Cat# 1214 | |
| Master-9 | A.M.P.I | N/A | |
| Inyector de nanolitros | World Precision Instruments | Cat# NANOFIL | |
| Bromuro de pancuronio | Inresa Arzneimittel | Cat# 34409.00.00 | |
| ParaVision 6 | Bruker BioSpin MRI GmbH | RRID:SCR_001964 | |
| solución salina tamponada con fosfato (PBS) | Gibco | Cat# 10010-023 | |
| Rata: Rata Sprague Dawley | Charles River Laboratories | Crl:CD(SD) | |
| SAR-830/AP Ventilador | CWE | N/A | |
| α-cloalasa | Sigma-Aldrich | Cat# C0128-25G; RIDO |
Referencias
- Ogawa, S., Lee, T. M., Kay, A. R., Tank, D. W. Brain magnetic resonance imaging with contrast dependent on blood oxygenation. Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 87 (24), 9868-9872 (1990).
- Belliveau, J. W., et al.
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Reimpresiones y permisos
