פרוטוקול זה מתאר שיטה לקבלת נתוני הדמיית תהודה מגנטית תפקודית יציבה של מצב מנוחה (rs-fMRI) מעכברוש המשתמש באיזופלוראן במינון נמוך בשילוב עם dexmedetomidine במינון נמוך.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מתאר שיטה לקבלת נתוני הדמיית תהודה מגנטית תפקודית יציבה של מצב מנוחה (rs-fMRI) מעכברוש המשתמש באיזופלוראן במינון נמוך בשילוב עם dexmedetomidine במינון נמוך.
הדמיית תהודה מגנטית תפקודית של מצב מנוחה (rs-fMRI) הפכה לשיטה פופולרית יותר ויותר לחקר תפקוד המוח במצב מנוחה ולא משימה. פרוטוקול זה מתאר שיטת הישרדות פרה-אקלינית לקבלת נתוני rs-fMRI. שילוב איזופלוראן במינון נמוך עם עירוי מתמשך של אגוניסט אגוניסט קולטן adrenergic α2 dexmedetomidine מספק אפשרות חזקה לרכישת נתונים יציבה ואיכותית תוך שמירה על תפקוד רשת המוח. יתר על כן, הליך זה מאפשר נשימה ספונטנית ופיזיולוגיה כמעט נורמלית בחולדה. רצפי הדמיה נוספים יכולים להיות משולבים עם רכישת מצב מנוחה יצירת פרוטוקולים ניסיוניים עם יציבות הרדמה של עד 5 שעות בשיטה זו. פרוטוקול זה מתאר את ההתקנה של ציוד, ניטור של פיזיולוגיה חולדה במהלך ארבעה שלבים נפרדים של הרדמה, רכישת סריקות מצב מנוחה, הערכת איכות של נתונים, שחזור של החיה, ודיון קצר של ניתוח נתונים לאחר עיבוד. פרוטוקול זה יכול לשמש על פני מגוון רחב של מודלים מכרסמים פרה-קליניים כדי לעזור לחשוף את השינויים ברשת המוח המתקבלים המתרחשים במנוחה.
הדמיית תהודה מגנטית תפקודית של מצב מנוחה (rs-fMRI) היא מדד לאות תלוי רמת החמצן בדם (BOLD) כאשר המוח נמצא במנוחה ואינו עוסק בשום משימה מסוימת. אותות אלה יכולים לשמש למדידת מתאם בין אזורי המוח כדי לקבוע את הקישוריות התפקודית בתוך רשתות עצביות. rs-fMRI נמצא בשימוש נרחב במחקרים קליניים בשל אי פולשניותו וכמות המאמץ הנמוכה הנדרשת מחולים (בהשוואה ל- fMRI מבוסס משימה) מה שהופך אותו לאופטימלי עבור אוכלוסיות חולים מגוונות1.
ההתקדמות הטכנולוגית אפשרה rs-fMRI להיות מותאם לשימוש במודלים מכרסמים כדי לחשוף מנגנונים שבבסיס מצבי המחלה (ראה התייחסות2 לבדיקה). מודלים פרה-קליניים של בעלי חיים, כולל מודלים של מחלות או נוקאאוט, מאפשרים מגוון רחב של מניפולציות ניסיוניות שאינן ישימות בבני אדם, ומחקרים יכולים גם לעשות שימוש בדגימות שלאחר המוות כדי לשפר עוד יותר את הניסויים2. עם זאת, בשל הקושי הן להגביל את התנועה והן להקל על הלחץ, רכישת MRI במכרסמים מבוצעת באופן מסורתי תחת הרדמה. חומרי הרדמה, בהתאם לפרמקוקינטיקה שלהם, פרמקודינמיקה, ויעדים מולקולריים, להשפיע על זרימת הדם במוח, חילוף החומרים במוח, ועלול להשפיע על מסלולי צימוד נוירווסקולרי.
היו מאמצים רבים לפתח פרוטוקולים הרדמה המשמרים צימוד נוירווסקולרי ותפקוד רשת המוח3,4,5,6,7,8. דיווחנו בעבר משטר הרדמה שהפעיל מינון נמוך של איזופלוראן יחד עם מינון נמוך של α2 אגוניסט קולטן adrenergic dexmedetomidine9. חולדות בשיטה זו של הרדמה הציגו תגובות BOLD חזקות לגירוי שפם באזורים התואמים את מסלולי ההקרנה הוקמה (גרעינים תלמיים גחוניים וגחוניים, קליפת המוח הסומטו-סנסורית העיקרית והמשנית); רשתות מוח במצב מנוחה בקנה מידה גדול, כולל רשת מצב ברירת המחדל10,11 ורשת salience12 זוהו גם הם בעקביות. יתר על כן, פרוטוקול הרדמה זה מאפשר הדמיה חוזרת על אותה חיה, אשר חשוב לניטור התקדמות המחלה ואת ההשפעה של מניפולציות ניסיוניות לאורך.
במחקר הנוכחי אנו מפרטים את ההתקנה הניסיונית, הכנת בעלי החיים והליכי הניטור הפיזיולוגי המעורבים. בפרט, אנו מתארים את השלבים ההרדמה הספציפיים ורכישת סריקות במהלך כל שלב. איכות הנתונים מוערכת לאחר כל סריקה של מצב מנוחה. סיכום קצר של ניתוח לאחר הסריקה נכלל גם הוא בדיון. מעבדות המעוניינות לחשוף את הפוטנציאל של שימוש rs-fMRI בחולדות ימצאו פרוטוקול זה שימושי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים בוצעו בסורק MRI 9.4 T, ואושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש במכללת דארטמות'. אישור נוסף הושג כדי להקליט ולהציג את בעלי החיים המשמשים בסרטון ובדמויות להלן.
1. הכנות לפני הסריקה
2. הרדמה שלב 1: אינדוקציה והכנה של בעלי חיים
3. שלב 2 הרדמה: הגדרת בעלי חיים
4. הרדמה שלב 3: רכישת סריקה אנטומית
5. שלב 4: רכישת סריקת מצב מנוחה
6. שחזור לאחר הסריקה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לאחר כל סריקה של מצב מנוחה, היציבות מוערכת באמצעות ניתוח רכיבים עצמאי (ICA; סקריפט לדוגמה הכלול בקבצים משלימים). איור 6 מציג דוגמאות לפלט רכיבים מסריקות במצב מנוחה. איור 6a מציג רכיב אות מסריקה עם יציבות גבוהה. שימו לב כי מרחבית, לרכיב יש אזוריות גבוהה. בתוך מסלול הזמן מתחת למרכיב המרחבי, האות יציב ולא צפוי, מה שמעיד על פעילות מוחית אמיתית. ספקטרום הכוח בתחתית מראה בעיקר תדרים נמוכים. איור 6b מציג רכיב מאותה סריקה כ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יציבות החיה, הן פיזית והן מבחינה פיזיולוגית, היא המפתח להשגת נתוני מצב מנוחה באיכות גבוהה. פרוטוקול זה משיג יציבות על ידי מעבר דרך ארבעה שלבים נפרדים של הרדמה. זה הכרחי כי החיה פגשה את הסף הפיזיולוגי להגדיר לפני המעבר לשלב הבא של הרדמה; מאז שיטה זו מסתמכת על מנגנוני autoregulatory פיזיולוגיים, בעלי חיים בודדים עשויים לדרוש כמויות שונות במקצת של זמן בכל שלב הרדמה. הניסיון שלנו הוא שלוקח יותר זמן בכל שלב הוא יעיל יותר מאשר למהר בשלבים מוקדמים יותר מבלי לתת לפיזיולוגיה של החולדה מספיק זמן להתיישב. המרכיבים העיקריים המאפשרים...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מימון מהמכון הלאומי לבריאות (NIH) על שימוש בסמים (NIDA) [DJW, EDKS, ו- EMB נתמכו על ידי גרנט R21DA044501 שהוענק לאלן א. גרין ו- DJW נתמך על ידי גרנט T32DA037202 לאלן ג 'בדני] והמכון הלאומי לאלכוהול ואלכוהוליזם (NIAAA) [Grant F31AA028413 לאמילי ד . סאליבן]. תמיכה נוספת ניתנה באמצעות הקרן המוענקת של אלן גרין כפרופסור לפסיכיאטריה של ריימונד סובל ב דארטמות'.
Hanbing Lu נתמך על ידי המכון הלאומי על סמים שימוש תוך-מלונטרלי תוכנית מחקר, NIH.
המחברים רוצים להודות ולאלן א. גרין המנוח. מסירותו הבלתי מעורערת לתחום ההפרעות המתרחשות במשותף סייעה לבסס שיתוף פעולה בין המחברים. אנו מודים לו על חונכותו והדרכתו, אשר יחסר מאוד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 9.4T MRI | Varian/Bruker | Varian משודרג עם קונסולת Bruker הפועלת על Paravision 6.0.1 תוכנת | |
| Air-Oxygen Mixer | Sechrist | דגם 3500CP-G | |
| ניתוח של NeuroImages פונקציונליות (AFNI) | NIMH/NIH | גרסה AFNI_18.3.03 | זמין בחינם בכתובת: https://afni.nimh.nih.gov/ |
| Animal Cradle | RAPID Biomedical | LHRXGS-00563 | מחזיק חולדה עם מוט נשיכה, חרוט אף ומוטות אוזניים |
| ניטור פיזיולוגיה של בעלי חיים & מערכת שער | SAII | דגם 1025 | מערכת תואמת MR כולל ריווי חמצן, טמפרטורה, נשימה ואוקסימטריית דופק סיבים אופטיים תוסף |
| אנטיסדאן (atipamezole hydrochloride) | פטרסון וטרינרי | 07-867-7097 | Zoetis, פריט יצרן #10000449 |
| מספריים קרמיים בטוחים ל-MRI | MRIequip.com | MT-6003 | |
| קוצץ | פטרסון וטרינרי | 07-882-1032 | ערכת גוזם מגע Wahl משולבת, פריט יצרן #09990-1201 |
| Dexmedesed (dexmedetomidine hydrochloride) | פטרסון וטרינרי | 07-893-1801 | Dechra מוצרים וטרינריים, פריט יצרן #17033-005-10 |
| מדחום רקטלי דיגיטלי מכסה | את ספריית התוכנה Medline | MDS9608 | |
| FMRIB | FMRIB | MELODIC גרסה 3.15 | זמין בחינם בכתובת: https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki |
| Heating Pad | Cara Inc. | דגם 50 | |
| מלקחיים Hemostat, ישר | Kent Scientific | INS750451-2 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | Patterson Private Label, פריט יצרן #14043-0704-06 |
| Isoflurane Vaporizer | VetEquip Inc. | ||
| קלטת מעבדה 911103, 3/4 אינץ' | VWR International | 89097-990 | |
| מחטים, רכזת פלסטיק 305145 BD | מד 23 הוסרה | ||
| Parafilm Laboratory Film | Patterson Veterinary | 07-893-0260 | Medline Industries Inc., פריט יצרן #HSFHS234526A |
| סליל משטח מישורי | Bruker | T12609 | 2 ס"מ |
| פוליאתילן צינורות | Braintree Scientific | PE50 50FT | 0.023 אינץ' (קוטר פנימי), 0.038 אינץ' (קוטר חיצוני) |
| Puralube Ophthalmic משחה | פטרסון וטרינרי | 07-888-2572 | Dechra מוצרים וטרינריים, פריט יצרן #211-38 |
| Sprague Dawley Rats | Charles River | 400 SAS SD | |
| סטרילי 0.9% תמיסת מלח | פטרסון וטרינרי | 07-892-4348 | אספן וטרינר, פריט יצרן #14208186 |
| רפידות הכנה לאלכוהול סטריליות | Medline | ||
| סרט כירורגי, 1 אינץ' (3M Durapore) | Medline | MMM15381Z | 3M Healthcare, "סרט רפואי רחב" |
| סרט נייר לבן כירורגי, 1/2 אינץ' (3M Micropore) | Medline | MMM15300 | 3M |
| מזרקי בריאות, 1 מ"ל עם 25 מחט BD | 309626 | ||
| מזרקים, 3 מ"ל | BD | 309657 | |
| מערכת אינדוקציה וניקוי מאווררת | VetEquip Inc. | 942102 | תא אינדוקציה 2 ליטר עם ניקוי |
| 411724 מד | |||
| 931600 | קוביית נבלות, "ואקום" | ||
| 921616 | חרוט אף, ללא נשימה חוזרת |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה