Name: Lutilisation de lIRMf pharmacologique-défi en recherche pré-clinique: Application à la System 5-HT (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-04-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 27 s
Description: Découvrez l'IRMf pharmacologique pour évaluer la fonction sérotoninergique chez l'animal en respiration libre. Cette méthode combine imagerie fonctionnelle et fluoxétine pour visualiser les réponses hémodynamiques cérébrales.

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Ce travail est financé par l&#39;Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique (NWO) (pas de Veni. 916.86.125), attribué à L. Reneman. Le bailleur de fonds n&#39;a joué aucun rôle dans la conception de l&#39;étude, la collecte de données et l&#39;analyse, la décision de publier, ou de la préparation du manuscrit. Il n&#39;y a pas de conflits d&#39;intérêts.

<ol><li>Abramoff, M. D., Magelhaes, P. J., Ram, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image+Processing+with+ImageJ%5BTitle%5D)+AND+%22Biophotonics+International%22%5BJournal%5D)">Image Processing with ImageJ.</a> Biophotonics International. 11, 36-42 (2004).</li>
<li>Anderson, I. M., McKie, S., Elliott, R., Williams, S. R., Deakin, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+human+5-HT+function+in+vivo+with+pharmacoMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Assessing human 5-HT function in vivo with pharmacoMRI.</a> Neuropharmacology. 55, 1029-1037 (2008).</li>
<li>Choi, J. K., Chen, Y. I., Hamel, E., Jenkins, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+hemodynamic+changes+mediated+by+dopamine+receptors%3A+Role+of+the+cerebral+microvasculature+in+dopamine-mediated+neurovascular+coupling%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Brain hemodynamic changes mediated by dopamine receptors: Role of the cerebral microvasculature in dopamine-mediated neurovascular coupling.</a> Neuroimage. 30, 700-712 (2006).</li>
<li>Cohen, Z., Bonvento, G., Lacombe, P., Hamel, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Serotonin+in+the+regulation+of+brain+microcirculation%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Serotonin in the regulation of brain microcirculation.</a> Prog. Neurobiol. 50, 335-362 (1996).</li>
<li>Ferrari, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+robust+experimental+protocol+for+pharmacological+fMRI+in+rats+and+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">A robust experimental protocol for pharmacological fMRI in rats and mice.</a> J. Neurosci. Methods. 204, 9-18 (2011).</li>
<li>Gozzi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+effects+of+antipsychotic+and+glutamatergic+agents+on+the+phMRI+response+to+phencyclidine%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Differential effects of antipsychotic and glutamatergic agents on the phMRI response to phencyclidine.</a> Neuropsychopharmacology. 33, 1690-1703 (2008).</li>
<li>Houston, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+of+brain+activation+in+response+to+pharmacological+agents+using+fMRI+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Mapping of brain activation in response to pharmacological agents using fMRI in the rat.</a> Magn Reson. Imaging. 19, 905-919 (2001).</li>
<li>Jenkins, B. G., Sanchez-Pernaute, R., Brownell, A. L., Chen, Y. C., Isacson, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+dopamine+function+in+primates+using+pharmacologic+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mapping dopamine function in primates using pharmacologic magnetic resonance imaging.</a> J. Neurosci. 24, 9553-9560 (2004).</li>
<li>Klomp, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lasting+effects+of+chronic+fluoxetine+treatment+on+the+late+developing+rat+brain%3A+age-dependent+changes+in+the+serotonergic+neurotransmitter+system+assessed+by+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Lasting effects of chronic fluoxetine treatment on the late developing rat brain: age-dependent changes in the serotonergic neurotransmitter system assessed by pharmacological MRI.</a> Neuroimage. 59, 218-226 (2012).</li>
<li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+investigation+of+the+basis+of+the+fMRI+signal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal.</a> Nature. 412, 150-157 (2001).</li>
<li>Martin, C., Sibson, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmacological+MRI+in+animal+models%3A+A+useful+tool+for+5-HT+research%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Pharmacological MRI in animal models: A useful tool for 5-HT research.</a> Neuropharmacology. 55, 1038-1047 (2008).</li>
<li>McKie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+effects+of+acute+citalopram+detected+by+pharmacoMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%22%5BJournal%5D)">Neuronal effects of acute citalopram detected by pharmacoMRI.</a> Psychopharmacology (Berl. 180, 680-686 (2005).</li>
<li>Preece, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+that+increased+5-HT+release+evokes+region-specific+effects+on+blood-oxygenation+level-dependent+functional+magnetic+resonance+imaging+responses+in+the+rat+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Evidence that increased 5-HT release evokes region-specific effects on blood-oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging responses in the rat brain.</a> Neuroscience. 159, 751-759 (2009).</li>
<li>Schwarz, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+stereotaxic+MRI+template+set+for+the+rat+brain+with+tissue+class+distribution+maps+and+co-registered+anatomical+atlas%3A+application+to+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A stereotaxic MRI template set for the rat brain with tissue class distribution maps and co-registered anatomical atlas: application to pharmacological MRI.</a> Neuroimage. 32, 538-550 (2006).</li>
<li>Schwarz, A. J., Gozzi, A., Reese, T., Bifone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+mapping+of+functional+connectivity+in+neurotransmitter+systems+using+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">In vivo mapping of functional connectivity in neurotransmitter systems using pharmacological MRI.</a> NeuroImage. 34, 1627-1636 (2007).</li>
<li>Sekar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroadaptive+responses+to+citalopram+in+rats+using+pharmacological+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Neuroadaptive responses to citalopram in rats using pharmacological magnetic resonance imaging.</a> Psychopharmacology (Berl). 213, 521-531 (2011).</li>
<li>Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+functional+and+structural+MR+image+analysis+and+implementation+as+FSL%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL.</a> NeuroImage. 23, Suppl 1. S208-S219 (2004).</li>
<li>Stark, J. A., McKie, S., Davies, K. E., Williams, S. R., Luckman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((5-HT%282C%29+antagonism+blocks+blood+oxygen+level-dependent+pharmacological-challenge+magnetic+resonance+imaging+signal+in+rat+brain+areas+related+to+feeding%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">5-HT(2C) antagonism blocks blood oxygen level-dependent pharmacological-challenge magnetic resonance imaging signal in rat brain areas related to feeding.</a> Eur. J. Neurosci. 27, 457-465 (2008).</li>
<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>
<li>Steward, C. A., Marsden, C. A., Prior, M. J., Morris, P. G., Shah, Y. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methodological+considerations+in+rat+brain+BOLD+contrast+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Methodological considerations in rat brain BOLD contrast pharmacological MRI.</a> Psychopharmacology (Berl). 180, 687-704 (2005).</li>
<li>Strupp, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulate%3A+A+GUI+based+fMRI+Analysis+Software+Package%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Stimulate: A GUI based fMRI Analysis Software Package.</a> NeuroImage. 3, S607(1996).</li>
<li>Tomasi, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methylphenidate+enhances+brain+activation+and+deactivation+responses+to+visual+attention+and+working+memory+tasks+in+healthy+controls%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Methylphenidate enhances brain activation and deactivation responses to visual attention and working memory tasks in healthy controls.</a> Neuroimage. 54, 3101-3110 (2011).</li>
<li>Woolrich, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bayesian+analysis+of+neuroimaging+data+in+FSL%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Bayesian analysis of neuroimaging data in FSL.</a> NeuroImage. 45, S173-S186 (2009).</li>
<li>Worsley, K. J. Statistical analysis of activation images. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWorsley%2C+KJ+%22Functional+MRI%3A+An+Introduction+to+Methods%22">Functional MRI: An Introduction to Methods</a>. Jezzard, P., Matthews, P. M., Smith, S. M. , OUP. (2001).</li>
</ol>

Nous n&#39;avons rien à communiquer.

5-HT phMRI est un outil prometteur pour évaluer la fonction des neurotransmetteurs chez les animaux in vivo. Il visualise la réponse du cerveau à un défi 5-HT avec une RM fonctionnelle imagerie. IRM a le grand avantage d&#39;avoir une haute résolution spatiale et pas besoin de l&#39;injection de produit de contraste-agent ou molécules radio-marquées, évitant ainsi l&#39;exposition répétée à des radiations ionisantes. Cette technique est applicable chez les sujets à la fois humaines et animales et donc très adapté à la recherche translationnelle des systèmes de neurotransmetteurs et de troubles psychiatriques. Son application n&#39;est bien sûr pas limitée à la voie de la 5-HT et a déjà été largement utilisé pour évaluer les effets des médicaments dopaminergiques dans les deux 5,15 animaux et les humains 22. Néanmoins, phMRI chez les petits animaux reste difficile, comme déjà souligné dans des articles d&#39;examen par Martin et Sibson 11 et Steward 20. Un de ces défis est le o de maintenancef stables paramètres physiologiques au cours de l&#39;acquisition d&#39;images. La plupart des anesthésiques peut altérer la fonction cardio-vasculaire et étant donné que phMRI dépend de manière critique sur les paramètres cardiovasculaires / hémodynamique, il est essentiel de s&#39;assurer que toutes les modifications hémodynamiques sont attribuables uniquement à relever le défi médicament donné. Il est donc extrêmement important que pCO 2 niveaux restent constants lors de l&#39;acquisition de référence. La ventilation mécanique peut pour aider à assurer la stabilité physiologique, et est souvent utilisé dans ce type d&#39;expériences. Nous avons cependant choisi d&#39;utiliser de libre-respiratoires des animaux de laisser ouverte la possibilité d&#39;effectuer des études longitudinales dans le futur. Au lieu de cela, nous avons longuement surveillé (et modifié) le taux de respiration et les valeurs des gaz du sang pour assurer la stabilité physiologique dans les limites normales avant le début du balayage fonctionnelle et de cette façon afin de préserver la réactivité vasculaire stable et donc T2 * / T2 signal. Littérature sur les effets des anesthésiques généraux sur l&#39;hémodynamique cérébrale et metabolism est abondante 20 et au-delà de la portée de ce manuscrit. Nous avons choisi d&#39;utiliser l&#39;anesthésie au gaz à ± 2% d&#39;isoflurane dans ce protocole spécifique, car avec des anesthésiques par inhalation, la profondeur de l&#39;anesthésie peut être rapidement et facilement contrôlable. Ceci est important dans notre configuration pour assurer normales gamme stables pCO 2 niveaux avant le début de l&#39;acquisition de l&#39;image. L&#39;isoflurane est l&#39;inhalation le plus couramment utilisé aujourd&#39;hui anesthésie et permet une induction rapide et la récupération, ce qui est important pour les études longitudinales. Il produit également un minimum de dépression cardiovasculaire et respiratoire et induit la relaxation des muscles squelettiques bonne. Deuxièmement, l&#39;administration intraveineuse du médicament stimulant est plus compliqué chez les petits animaux que chez les humains. La chirurgie qui est nécessaire pour la canulation de l&#39;artère et la veine fémorales exige un personnel bien formé et expérimenté. En raison de ces procédures invasives, il est pour le moment essentiellement utilisés dans des procédures terminales. Cependant, la surveillance non invasive de l&#39;homéostasie du sang et l&#39;injection veine de la queue peut être utilisé pour des études longitudinales 23. En outre, il existe certaines limitations plus générales à la technique, qui ne sont pas spécifiques pour les animaux phMRI. En outre, comme l&#39;a souligné Martin et Sibson 11, un potentiel de confondre de toutes les études d&#39;IRMf, c&#39;est que l&#39;on suppose que les changements dans l&#39;activité cérébrale évoquée par le défi de refléter les changements dans l&#39;activité neuronale plutôt que des effets systémiques périphériques. Surtout dans les structures cérébrales plus profondes, une compréhension relativement faible de couplage neurovasculaire (relation entre les changements d&#39;activité neuronale et les changements hémodynamiques) reste. Les études de ce genre effectuée par Logothetis 10 pour déterminer le couplage neurovasculaire dans le cortex n&#39;ont pas encore été effectuée dans d&#39;autres parties du cerveau. Il est donc inconnue ce une augmentation du signal BOLD dans les structures importantes telles le striatum ou amygdale est Telling nous au sujet de l&#39;activité neuronale. Le mieux que nous pourrions dire à ce moment, c&#39;est que la région du cerveau réagit à relever le défi donné et que, selon le traitement et / ou des conditions, nous pouvons surveiller les changements importants de la réactivité du cerveau. Cela peut largement être vérifié en regardant à la fois les données de l&#39;IRM et les réponses physiologiques. Le schéma général de l&#39;activation cérébrale devrait être la région spécifique et limité à des zones avec, dans ce cas, une forte innervation 5-HT, et non comme beaucoup une réponse générale vasculaire. En outre, un profil temporel différent entre les changements vasculaires et hémodynamiques est attendue. Considérant que les changements de pression sanguine revenir à leurs valeurs de base en quelques minutes, l&#39;effet de la drogue sur l&#39;activation BOLD est dans le cas de la fluoxétine visible jusqu&#39;à la fin de l&#39;acquisition de l&#39;image et correspondent à des propriétés pharmacocinétiques connaissent de ce médicament. Enfin, les réponses physiologiques de tous les animaux devraient être similaires dans le but de faire des comparaisons inter-disciplinaires. Nonetheleart, il est connu que d&#39;un règlement neurogène de la circulation sanguine locale par 5-HT existent 4. Par conséquent, il ne peut pas être exclu que des changements locaux de signal BOLD peut attribuer à des changements vasculaires dues à la libération de 5-HT à la proximité des vaisseaux. Bien que ces effets ne sont pas associés à l&#39;activation neuronale locale et peut donc être considéré comme faux résultats positifs, il est également un indice de la fonction globale spécifique du système 5-HT (voir aussi 3). Les étapes critiques de cette technique sont donc à surveiller les réponses physiologiques largement et à faire en sorte que les conditions physiologiques de l&#39;animal sont stables avant et pendant l&#39;acquisition d&#39;image. Aussi les conditions de scanner doit être aussi stable que possible et exactement le même pour chaque animal. La stabilité du signal de votre séquence doit être vérifiée et confirmée avant le début de votre expérience. En outre, assurez-vous d&#39;avoir toujours assez de puissance statistique importante, même avec Grou petit sujetps. Pour une belle revue sur les considérations expérimentales d&#39;animaux phMRI en général, voir Steward 20 et pour un exemple supplémentaire d&#39;un protocole expérimental pour l&#39;IRMf pharmacologique chez le rat et la souris, voir Ferrari 5. Les modifications possibles de la technique décrites ici sont nombreux. On pourrait: <ol><li> en utilisant un autre médicament pour la 5-HT défi, comme un autre ISRS ou récepteur 5-HT (ant) agonistes 16,13,18,7 ou même un double défi dans le but de révéler les mécanismes sous-jacents de 6,19 l&#39;action des médicaments; </li><li> utiliser une configuration différente expérimentale, comme un régime d&#39;anesthésie différents, ventilation mécanique, des agents de contraste sang-piscine au lieu de 15, BOLD études longitudinales (animal doit être gardé en vie, donc pas de mesure invasive de la pression artérielle de gaz / sang et / ou une ventilation mécanique sont possibles), ou même des combinaisons avec d&#39;autres (invasive) des méthodes telles que l&#39;enregistrement de l&#39;activité neuronale à l&#39;aide compatible IRM élémentsctrodes 10 ou PET / SPECT études 4; </li><li> utiliser différentes méthodes d&#39;analyse des données d&#39;IRM comme méthode de la &quot;p-bloc» de McKie 12 ou analyse de la connectivité fonctionnelle 15. </li></ol> Quels choix que vous faites dans le dispositif expérimental est fortement dépendante des possibilités et / ou l&#39;expérience au sein de votre laboratoire et le type de question de recherche que vous souhaitez répondre.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif / équipements </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> L&#39;isoflurane </td><td> ABBOTT <a href="http://www.abbott.co.uk/" target="_blank">Abbott Laboratories Ltd, Maidenhead, Royaume-Uni</a> </td><td> Pas de B506 </td><td> Mélanger avec l&#39;air médical </td></tr><tr><td> Air médical </td><td> <a href="http://www.bochealthcare.co.uk/" target="_blank">BOC Healthcare</a> </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Coussin chauffant </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">Système complet de couverture homéothermes avec sonde flexible, Moyen, 230 VAC, 50 Hz</a> </td><td></td></tr><tr><td> Soie 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 soie noire tressée non résorbable</a> Cat Num 51-7631 </td><td></td></tr><tr><td> PE-50 Canule </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 tubes PE 0.58x0.96mm</a> </td><td> 0,58 0,96 OD ID mm </td></tr><tr><td> L&#39;héparine sodique </td><td> <a href="http://www.leo-pharma.com/Home/Products/List-of-LEO-Pharma-products.aspx" target="_blank">Leo Laboratories Ltd, Bucks., Royaume-Uni</a> </td><td> 1000IU/ml héparine sodique </td><td> 15 U / ml </td></tr><tr><td> Adhésif tissulaire Vetbond </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; adhésives M tissus Vetbond </td><td></td></tr><tr><td> Système de surveillance </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">Système de surveillance du modèle 1025L</a> </td><td> La respiration et la température Moniteurs </td></tr><tr><td> Capteur de pression </td><td> <a href="http://www.biopac.com/" target="_blank">Systèmes Corp Biopac</a> </td><td> <a href="http://www.biopac.com/blood-pressure-transducer" target="_blank">CAPTEUR DE PRESSION DU SANG - TSD104A</a> <a href="http://www.biopac.com/data-acquisition-analysis-system-mp150-system-windows" target="_blank">MP150 SYSTÈME D&#39;ACQUISITION DE DONNEES - WIN - MP150WSW</a> </td><td> La pression artérielle Moniteurs </td></tr><tr><td> Analyseur des gaz du sang Rapidlab </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 Systems</a> </td><td></td></tr><tr><td> Scanner animale 4,7 T </td><td> Agilent Technologies (anciennement Magnex) Fréquence 4,7 T 199,845 MHz </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Lit MR stéréotaxique compatible </td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">m2m Imaging Corp</a> </td><td> Lit Rat: PA élément multi PAPA 50-72-1003/100 </td><td></td></tr><tr><td> Bobine </td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">m2m Imaging Corp</a> </td><td> TH Volume / Rx RQD1 72/112 200 </td><td></td></tr><tr><td> Chlorhydrate de fluoxétine </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> F-132 </td><td> 5mg/kg dans une solution saline </td></tr></tbody></table>

l&#39;utilisation de l&#39;irmf pharmacologique-défi en recherche pré-clinique: application à la system 5-ht

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

Pharmacologique IRM (phMRI) est une méthode nouvelle et prometteuse pour étudier les effets des substances sur le fonctionnement du cerveau qui peuvent finir par être utilisées pour élucider les mécanismes neurobiologiques sous-jacents derrière l&#39;action des médicaments et des neurotransmetteurs troubles liés, comme la dépression et le TDAH. Comme la plupart des méthodes d&#39;imagerie (TEP, SPECT, CT), il représente un progrès dans l&#39;enquête sur les troubles du cerveau et de la fonction liée à des voies de neurotransmetteurs d&#39;une manière non-invasive à l&#39;égard de la connectivité globale neuronale. En outre, il fournit également l&#39;outil idéal pour la traduction des investigations cliniques. IRM, alors que toujours en retard dans les stratégies d&#39;imagerie moléculaire par rapport au PET et SPECT, a le grand avantage d&#39;avoir une haute résolution spatiale et pas besoin de l&#39;injection d&#39;un agent de contraste ou de molécules radio-marquées, ce qui évite l&#39;exposition répétée à des radiations ionisantes . L&#39;IRM fonctionnelle (IRMf) est largement utilisé dans l&#39;établissement de recherche et de clinique, où il est généralement combiné avec une tâche psycho-moteur. phMRI est une adaptation de l&#39;IRMf permet de l&#39;enquête d&#39;un système de neurotransmetteur spécifique, tels que la sérotonine (5-HT), dans des conditions physiologiques ou pathologiques qui suivent l&#39;activation via l&#39;administration d&#39;un médicament spécifique difficile. L&#39;objectif de la méthode décrite ici est d&#39;évaluer le cerveau 5-HT dans la fonction libre-respiratoires des animaux. En remettant en question le système 5-HT, tout en acquérant des images IRM fonctionnelles au fil du temps, la réponse du cerveau à ce défi peut être visualisée. Plusieurs études chez l&#39;animal ont déjà démontré que la drogue induit une augmentation des niveaux extracellulaires de par exemple 5-HT (agents de libération, sélectifs du recaptage de bloqueurs, etc) évoquent spécifiques à la région variations du niveau de l&#39;oxygénation du sang (BOLD) signaux IRM (signal dû à un changement des taux d&#39;hémoglobine oxygénée / désoxygénée survenant lors de l&#39;activation du cerveau à travers une augmentation de l&#39;approvisionnement en sang pour fournir de l&#39;oxygène et glucose aux neurones exigeants) fournissant un indice de la fonction des neurotransmetteurs. Il a également été montré que ces effets peuvent être inversés par des traitements qui diminuent la 5-HT disponibilité 16,13,18,7. Chez les rats adultes, les changements suivants signal BOLD aiguë administration ISRS ont été décrites dans plusieurs 5-HT régions du cerveau liées, à savoir les zones corticales, l&#39;hippocampe, hypothalamus et le thalamus 9,16,15. La stimulation du système 5-HT et de sa réponse à ce défi peut être ainsi utilisé comme une mesure de sa fonction dans les deux animaux et les humains 2,11.

Le but de cette technique est d&#39;évaluer la fonction des neurotransmetteurs sérotonine (5-HT) chez l&#39;animal vivant et libre-respiratoire avec l&#39;imagerie par résonance magnétique pharmacologique (phMRI) et un défi par voie intraveineuse avec un inhibiteur sélectif du recaptage de la sérotonine (ISRS), la fluoxétine.

L&#39;utilisation de l&#39;IRMf pharmacologique-défi en recherche pré-clinique: Application à la System 5-HT

L'IRM pharmacologique (phMRI) est une méthode nouvelle et prometteuse pour étudier les effets de substances sur la fonction cérébrale, laquelle peut être utilisée à terme pour élucider...

L'objectif général de l'expérience suivante est d'évaluer la fonction du neurotransmetteur sérotonine, ou 5-HT, chez un animal respirant librement, à l'aide d'une imagerie par résonance magnétique pharmacologique et d'une administration intraveineuse d'un inhibiteur sélectif du recaptage de la sérotonine, la fluoxétine. Cette évaluation est réalisée en combinant une imagerie fonctionnelle par résonance magnétique (IRMf) avec un test pharmacologique après des mesures initiales de référence, permettant ainsi de visualiser la réponse hémodynamique cérébrale au médicament spécifique avant le début et pendant l'expérience. Une surveillance et une maintenance approfondies des réponses physiologiques de l'animal sont nécessaires afin de s'assurer que la réponse cérébrale visualisée par IRMf est uniquement attribuable au défi pharmacologique administré.Enfin, une analyse statistique des données est effectuée sur les données IRM afin de déterminer les voxels cérébraux qui présentent des variations du signal par rapport aux valeurs de base et qui peuvent donc être attribués au défi sérotoninergique. Les résultats obtenus fournissent une indication sur la fonction sérotoninergique cérébrale en se basant sur la réponse cérébrale à un défi sérotoninergique mesurée par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes d'imagerie existantes telles que la TEP ou la TEMP est qu'elle est moins invasive, car aucun traceur radioactif n'est utilisé.Il s'agit donc d'une technique très adaptée à la recherche translationnelle, car elle peut également être utilisée chez des sujets humains vulnérables tels que les enfants ou les patients. Bien que cette méthode permette d'obtenir des informations sur le fonctionnement du système sérotoninergique, elle peut également être appliquée à d'autres systèmes de neurotransmetteurs en utilisant un agent de provocation différent, comme le système dopaminergique, par exemple, à l'aide d'une provocation par amphétamine. Pour commencer cette expérience, anesthésiez tout d'abord complètement le rat, puis canulez l'artère et la veine fémorales afin d'effectuer des mesures des gaz sanguins et de la pression artérielle, ainsi que pour administrer le médicament de provocation. Une fois la chirurgie terminée, réduisez le niveau d'anesthésie à 2 % pour le maintien.En fonction des valeurs des gaz du sang artériel. Utiliser un système de chauffage à air chaud pour maintenir la température corporelle à ± 1,5 degré de 37 degrés Celsius et être conscient que l'imagerie par résonance magnétique (IRM) peut influencer la température. Il est également possible de placer un lit d'eau chaude à l'intérieur du lit stéréotaxique.Ensuite, placer l'animal dans un lit stéréotaxique compatible IRM en position prona, à l'aide de barres auriculaires et dentaires pour maintenir la position de la tête. Placer un manchon respiratoire couplé à un capteur de pression sous l'animal afin de surveiller et d'enregistrer sa fréquence respiratoire pendant l'imagerie.Connectez également la ligne artérielle à un transducteur de pression afin de surveiller la pression artérielle. Ici, un système d'IRM pour petits animaux de 4,7 Tesla est utilisé, avec un diamètre intérieur de 72 millimètres et une bobine radiofréquence cylindrique quadrature émettrice-réceptrice. Ensuite, placez le lit dans l'ouverture du scanner IRM.Une fois l'animal placé dans le scanner, les réponses physiologiques doivent être constamment surveillées afin de s'assurer que l'animal reste stable, pleinement anesthésié et respire librement tout au long de la procédure. Pour l'imagerie in vivo, il est important d'éviter tout ajustement du régime d'anesthésie pendant l'acquisition de l'IRM de pH. Cela pourrait en effet affecter le signal IRM ; les valeurs des gaz sanguins artériels doivent donc être stables et se situer dans les plages indiquées ici.Avant de commencer l'IRM de pH, ajuster légèrement, le cas échéant, le niveau d'anesthésie afin de permettre une respiration plus profonde ou plus superficielle et vérifier les valeurs. De nouveau, après un court moment, la fréquence respiratoire devrait être stable entre 45 et 75 cycles par minute, et la pression artérielle constante, comprise entre 100 et 150 millimètres de mercure. Le défi pharmacologique induira des modifications de ces paramètres, comme décrit.Par la suite dans le protocole, commencez l'acquisition par une image de repérage en trois plans afin de positionner correctement le cerveau au centre du champ de vue de l'IRM. Utilisez ensuite une correction locale du shim pour améliorer l'homogénéité du champ magnétique. Ensuite, acquérez un volume d'image anatomique pondérée en T2 à des fins d'inscription et de segmentation.On recommande 30 coupes coronales d'une épaisseur d'un millimètre, centrées huit millimètres en arrière du bord postérieur du bulbe olfactif. Consulter l'article pour connaître les paramètres d'image spécifiques garantissant que toutes les réponses physiologiques restent constantes. Poursuivre avec l'examen IRM du pH ici.Une séquence d'écho de spin turbo pondérée en T2 est utilisée et 32 volumes sont acquis. La durée totale de l'examen est de 84 minutes. Acquérir un certain nombre de volumes de base avant l'administration du médicament test, pendant au moins 10 minutes.Veillez à commencer l'infusion exactement au même moment pour tous les animaux d'une étude. Dans ce protocole, l'administration a été initiée au début du neuvième volume, après environ 21 minutes de balayage de base. Notez que le défi pharmacologique avec la fluoxétine induira une brève augmentation de 15 à 20 % de la fréquence respiratoire, ainsi qu'une chute brève mais marquée d'environ 20 % de la pression artérielle.Cela devrait se normaliser dans un délai de cinq à dix minutes. Veillez à ce que la période d'imagerie post-infusion soit suffisamment longue pour visualiser les changements de signal et atteindre un état stable ou la récupération du signal IRM, selon la question de recherche et le choix du test pharmacologique. Une fois l'imagerie terminée, retirez l'animal du scanner et effectuez une mesure finale des gaz sanguins afin de garantir la stabilité des paramètres sanguins pendant l'acquisition des images décrite.Voici plusieurs étapes du prétraitement des données IRM afin d'optimiser les données pour l'analyse statistique. Les outils mentionnés sont suggérés, bien que de nombreux autres outils soient disponibles. Tout d'abord, convertir toutes les images brutes au format de fichier compatible avec le logiciel d'analyse IRM qui sera utilisé.Ensuite, afin d'assurer la compatibilité avec les algorithmes d'analyse conçus pour être utilisés avec des données humaines, la taille du terrier de renard doit être multipliée par un facteur de 10. Vérifiez visuellement vos images à la recherche d'irrégularités et d'artéfacts d'orientation, du rapport signal sur bruit, et rejetez les acquisitions présentant des artéfacts marqués ou des mouvements excessifs, car elles fausseraient vos résultats. L'orientation de toutes les acquisitions doit être similaire entre les images anatomiques et fonctionnelles, et conforme au cerveau de référence utilisé pour la correction.Pour les artefacts de mouvement présents dans la série temporelle 4D, utilisez un outil de correction des mouvements tel que flt de FSL, qui emploie un recalage fin d'images cérébrales intermodales. Ensuite, effectuez la segmentation du cerveau à la fois pour la série temporelle 4D et pour l'image anatomique 3D. Pour cela, l'outil FSL BET peut être utilisé.Les paramètres par défaut sont conçus pour être utilisés avec des cerveaux humains. Par conséquent, veillez à optimiser les valeurs pour le cerveau de rat. L'objectif de l'analyse statistique est de déterminer les voxels qui présentent des variations supplémentaires attribuables au défi pharmacologique.Plusieurs approches et logiciels sont disponibles à cet effet. Ici, une méthode suggérée est présentée avant l'analyse. Un modèle linéaire général, auquel vos données peuvent être testées, doit d'abord être déterminé.Cela peut être un modèle simple de type marche/arrêt ou un modèle spécifique basé sur les données. Pour un modèle dépendant des données, réalisez un test T à deux échantillons comparant tous les volumes de base à tous les volumes post-stimulation. Le premier volume et celui durant lequel la stimulation est appliquée doivent être exclus, car ils pourraient ne pas représenter un état d'équilibre. Ensuite, discriminer tous les voxels présentant une variation supérieure à un certain pourcentage par rapport à la ligne de base, par exemple une variation moyenne de 1 %. Finalement, moyennez la courbe temporelle dans tous les voxels discriminés afin d'obtenir une représentation de la forme du modèle.Cela permet de déterminer si le stimulus a eu un effet immédiat ou différé, si l'effet atteint un plateau ou un pic, et si l'effet diminue à nouveau au cours du temps de l'acquisition. Cela peut être réalisé pour tous les animaux, puis moyenné afin d'obtenir la variation moyenne du signal chez l'ensemble des animaux. Ce sera le modèle pour votre modèle linéaire généralisé (GLM) basé sur les données.Ensuite, dans l'outil d'analyse, une analyse de premier niveau doit être configurée. Régler le TR et noter qu'il n'est pas nécessaire d'appliquer un filtre passe-haut ou passe-bas, ni de lisser spatialement les données à l'aide d'un noyau de largeur à mi-hauteur de huit millimètres. Tester maintenant statistiquement l'image brute en série temporelle 4D de chaque animal par rapport au modèle linéaire général établi précédemment.Il s'agit de votre variable explicative, c'est-à-dire la matrice de forme d'onde ou de conception contre laquelle vous testez vos données. Ensuite, appliquez un seuil à l'image statistique obtenue afin d'indiquer quels voxels ou groupes de voxels sont activés à un niveau de signification particulier. Des corrections pour comparaisons multiples doivent être utilisées en raison du grand nombre de voxels testés.Enfin, normalisez spatialement les données par rapport à une référence afin d'effectuer des statistiques de groupe. Commencez par enregistrer les données fonctionnelles sur l'image anatomique extraite du cerveau de l'animal, puis sur l'image de référence. Lancez ensuite l'analyse en cliquant sur « go » et vérifiez le résultat.Après cela, l'analyse de premier niveau de tous les animaux peut être combinée dans une analyse statistique de niveau supérieur. Cela dépend fortement de votre propre étude, de son plan expérimental et de vos questions de recherche. Les réponses physiologiques enregistrées peuvent également être associées au signal IRM si nécessaire.Lorsque le médicament difficile pénètre dans le système vasculaire, une réponse physiologique nette devrait être visible. La fluoxétine provoque une augmentation de la fréquence respiratoire ainsi qu'une diminution de la pression artérielle. Ces réponses reviennent à la normale en moyenne dans les cinq à dix minutes.Ici, cette baisse de la pression artérielle est clairement visible. Un bon exemple de voxel activé positif et de son courbe temporelle de signal associée peut être observé ici. La courbe temporelle moyenne du signal dans les voxels activés devrait montrer une ligne de base relativement stable et un effet net de la stimulation.De préférence, il ne devrait y avoir aucune difficulté liée à la dérive dépendante, car des artefacts du signal tels que la dépression ou l'insuffisance respiratoire, ou des changements d'anesthésie sont souvent clairement visibles dans le signal. Un exemple de perte générale du signal due à une dépression respiratoire est observé ici après une analyse de premier niveau. On s'attend à ce que le modèle d'activation soit principalement positif et localisé uniquement dans des régions spécifiques liées à la sérotonine, telles que les zones corticales, l'hippocampe, l'hypothalamus et le thalamus.Si l'ensemble du cerveau présente une diminution linéaire du signal IRM, cela indique souvent des effets plus systémiques. Par exemple, une anesthésie profonde ou une dépression respiratoire peuvent également entraîner ce phénomène. Vous devriez maintenant bien comprendre comment évaluer la fonction du neurotransmetteur sérotoninergique chez l'animal vivant et respirant librement à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique pharmacologique, ainsi que d'une épreuve intraveineuse avec un inhibiteur sélectif du recaptage de la sérotonine.N'oubliez pas que le travail avec des champs magnétiques élevés peut être extrêmement dangereux, et des précautions doivent toujours être prises pour éviter que des objets métalliques magnétiques ne se trouvent à l'intérieur du champ magnétique pendant la réalisation de cette procédure. Cela signifie que tous les équipements utilisés pour surveiller l'animal pendant l'acquisition d'images doivent être plus compatibles.

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