Name: הדם במוח חמצון מדידה על בסיס מרווה חמצן תלויי של זרחני (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-05-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: למד שיטות למדידת לחץ חמצן במיקרו כלי הדם הקורטיקליים בעכברים וחולדות באמצעות כיבוי זרחני תלוי חמצן. טכניקות הדמיה אלו מאפשרות חקר משלוח וצריכת חמצן במוח.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ברצוננו להודות תמיכה של ארה&quot;ב National Institutes of Health מענקים R01NS057476, P50NS010828, P01NS055104, R01EB000790, K99NS067050, R01HL081273 ו R01EB007279 ו American Heart Association מענק 0855772D.

1. שדה רחב של הדמיה לאור pO2 ב vasculature קליפת המוח של חולדה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חולדות (250 גרם -350 גרם) הם בתחילה הרדים עם isoflurane, ואת עורק וריד הירך הם צינתור כדי לפקח על קצב הלב, לחץ הדם, וגזים בדם, כמו גם עבור עירוי תוך ורידי. טמפרטורת הגוף נשמר 37 ± 0.1 ° C. ההנשמה מתבצעת, וחולדות מאוורר בתערובת של אוויר וחמצן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגימות דם למדידת גזים בדם נלקחים כל 30-45 דקות ו אוורור הרדמה מותאמים לשמור על גזים בדם בטווח פיזיולוגי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלון גולגולתי סגור על 4 מ"מ עצם הקודקודית x 4 מ"מ בגודל מוכן הדמיה. העצם הדורה יוסרו החלון גולגולתי מלא agarose 1.5% ונחתם coverslip מיקרוסקופ. נוספים 1 2 מ"מ חור בר על העצם הפרונטלית משמש כדי לגרום CSD ידי microinjection intracortical של KCl (~ 10 μl, 1 מ '). זהירות קיצוניים צריך לנקוט כדי למנוע נזק בכלי הדם של קליפת המוח. עודף חום, לחץ מכני, או תקופה קצרה של היפוקסיה עלול לפגוע במוח דם המכשול לגרום דליפה של צבע מן vasculature לחלל ביניים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסכה מחומר אטום אופטית ממוקם סביב חלון גולגולתי. מטרת המסכה היא לקלוט אות זרחני כי מגיע לצבוע כי דלף לתוך הרקמה מקצות העניין הדורה. צבע במרחב ביניים הוא מקור זרחני בהיר מאוד שיכולים לקלקל את המדידה. בהירות מוגברת של צבע במרחב ביניים היא תוצאה של הצטברות של צבע בסביבה עם לחץ חמצן נמוך בשיעור נמוך מרווה. הנזק של vasculature בניסוי ולכן הוא מוכר בקלות על ידי הופעת כתמים זרחני בהיר, ובמקרה נתונים ניסיוניים נדחית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר השלמת הניתוח, isoflurane הוא הופסק הרדמה הוא עבר alphachloralose (50 מ"ג / ק"ג בולוס תוך ורידי ואחריו 40 מ"ג / (ק"ג ח) עירוי). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעלי חיים מועבר על עגלה עם לחץ דם, הנשמה וניטור טמפרטורה. תוך כדי שאיפת אוויר חדר, החיה מועברת במהירות ההתקנה הדמיה כדי לחבר מחדש flowmeter עם תערובת מתאימה של אוויר וחמצן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המסגרת stereotaxic שמחזיק את החיה תחת המטרה. החלון גולגולתי מרוכז בתחום להציג תחת המטרה ואת מיקומו מקביל למישור המוקד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייזר פעמו מופעלת ומוגדרת אנרגיה דופק מינימלי. קרן אופטית מכוונת מד דופק אנרגיה ואנרגיה הדופק נמסר המדגם הוא מותאם להיות לא יותר מ 10 mJ / 2 ס"מ. ISS קרן ממוקדת על חלון הגולגולת עם זווית אלכסונית שכיחות של ~ 60 מעלות לייזר ISS כבוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גז דם מדידות והתאמות של אוורור ושל הרדמה מבוצעות עד שכל הפרמטרים הפיזיולוגיים של החיה היו בטווח פיזיולוגי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהנחה כי נפח הדם הוא כ 7% ממשקל הגוף, הכמות המתאימה של R3 בדיקה זרחני Oxyphor מומס 1 מ"ל של תמיסת מלח כדי להשיג 4 x 10 -5 M הריכוז בדם של החללית. הפתרון בדיקה מוזרק דרך וריד הירך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתרון 1 M של אשלגן כלורי הוא מוכן ~ 1 ul מוזרק עם המזרק דרך החור בר על העצם הקדמית כדי לגרום CSD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הלייזר מופעל הדמיה הוא התחיל מיד לאחר ההזרקה של הפתרון KCl. הדמיה של זרחני מבוצעת במהלך 10 דקות ~. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידה נוספת גז דם מבוצעת כדי לאשר פרמטרים פיזיולוגיים חיה עדיין בתוך הטווח הנורמלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיים זרחני מתקבלים עבור כל פיקסל על ידי מתאים דעיכה מעריכית יחיד שימוש הולם מרובע ליניארית עם שקלול סטטיסטי ב-Matlab. חיים זרחני מומרים pO2 ערכים באמצעות יחסים אמפירי שטרן Volmer כמו (אינפרא vide). </li></ol> 2. ברזולוציה גבוהה שני הפוטונים pO2 הדמיה vasculature מיקרו קליפת המוח של העכבר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עכברים מורדמים עם עורק isofluorene ו הירך הוא צינתור כדי לפקח על קצב הלב, לחץ הדם, וגזים בדם, כמו גם לניהול של צבע. טמפרטורת הגוף נשמר 37 ± 0.1 מעלות צלזיוס, בעלי חיים ספונטני נשימה תערובת של אוויר וחמצן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלון גולגולתי מוכן על פי טכניקה שפותחה לראשונה על ידי דיוויד קליינפלד ואת Winfried Denk. טיפול טוב יש לנקוט כדי למנוע נזק של כלי הדם כדי למנוע זליגה אפשרית של צבע לחלל ביניים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגימות דם כמה למדידת גזים בדם נלקחים במהלך הליך ההכנה כולה אוורור הרדמה מותאמים לשמור על גז דםes בטווח פיזיולוגי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החיה מועברת ההגדרה הדמיה. מסגרת stereotaxic שונה שמחזיק את החיה תחת המטרה. החלון גולגולתי מרוכז בתחום להציג תחת המטרה אולימפוס 4X ואת מיקומו מקביל למישור המוקד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תמונה של חלון גולגולתי הוא שצולמו במצלמה דיגיטלית דרך מהעיניות, לבין המטרה 4X מוחלפת במטרה אולימפוס 20X (NA = 0.95). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גז דם מדידות והתאמות של אוורור ושל הרדמה מבוצעות עד שכל הפרמטרים הפיזיולוגיים של בעל החיים הם בטווח פיזיולוגי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהנחה כי נפח הדם הוא כ 7% ממשקל הגוף, הכמות המתאימה של זרחני בדיקה PTP-C343 הוא מומס 0.2 מ"ל של תמיסת מלח כדי להשיג דם ~ 15 מיקרומטר ריכוז של החללית. הפתרון בדיקה מוזרק דרך עורק הירך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בגין הניסוי ידי הגדרת מרווחי הזמן הרצוי עבור עירור לצבוע ואיסוף פליטת כל פיקסל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רוכשת סריקה סקר אשר סריקה איטית 2 ממדי סריקה של ריקבון עוצמת זרחני המציג את מבנה vasculature בעומק הנוכחי. המטרה היא עברה בניצב לחלון גולגולתי (ציר Z) ואיטי סריקות סקר 2D של עוצמת זרחני נלקחים באמצעות כוח לייזר מינימלי ב 840 ננומטר למצוא את microvessels במישור הדמיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעומק כל הדמיה, המבוסס על סריקה הסקר של זרחני בעומק זה, קבוצה של נקודות בתוך vasculature הם נבחרים, ורישום דועך זרחני בכל נקודה חוזרת עבור מספר מוגדר מראש של ממוצעים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את הסכום הרצוי בממוצע, רווח מדידה, משך הניסוי ולהתחיל המדידה. ת.ד. 2 מדידות נרכשים במיקומים נבחרים במרווח המדידה המפורטים למשך הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהלך המדידות, התוכנה מחדש מכוון את הלייזר עירור על המיקומים שנבחרו על ידי שינוי המיקום של המראות סריקה גלונומטר. שליטה על סורקים גלונומטר, אפנן אלקטרו אופטי, וכל ציוד אחר מבוצעות על ידי תוכנה בהתאמה אישית ב LabVIEW. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיים זרחני מתקבלים עבור כל הנקודות שנבחרו על ידי מתאים דעיכה מעריכית יחיד שימוש הולם מרובע קוי ב-Matlab. חיים זרחני מומרים pO2 ערכים באמצעות יחסים אמפירי שטרן Volmer כמו (אינפרא vide). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר איסוף הנתונים בעומקים שונים בקליפת המוח, להזריק dextran-מצומדות צבע פלואורסצנטי לתוך vasculature הדמיה המבנה microvasculature. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג ערימה של תמונות המבנית של vasculature ידי ביצוע הדמיה שני פוטונים של הקרינה FITC להשתמש בערוץ הירוק גלאי ארבע הערוץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניסויים בבעלי חיים בוצעו בהתאם להנחיות והתקנות שנקבעו על ידי ועדת המשנה החולים הכללי מסצ'וסטס על טיפול בבעלי חיים למחקר. </li></ol> 3. נציג תוצאות: <img src="/files/ftp_upload/1694/1694fig1.jpg" alt="איור 1"> 1. תרשים לוח (א) בצד שמאל של נתון זה מציג שדה רחב של נוף תמונה של לחץ חמצן לפני ההגעה של גל CSD. לוח (ב) בצד ימין ניתן לראות את האבולוציה הזמני של לחץ החמצן הממוצע במהלך התפשטות CSD בתוך האזור של עניין מסומן בלוח (א). איור 2 (avi סרט): סרט זה מציג את האבולוציה הזמני של לחץ החמצן בחלון הגולגולת כולה במהלך התפשטות של הגל CSD. בר מציין סולם לחץ החמצן מילימטרים של כספית. <img src="/files/ftp_upload/1694/1694fig3.jpg" alt="איור 3"> איור 3. הקרנת 3D של מחסנית vasculature הדמיה. גוונים של אפור מייצגים מסכה כלי נפח, שנוצר על בסיס התמונה מבניים. נמדד ת.ד. 2 ערכים מסומנים בצבעים. בר סולם הוא 200 מיקרומטר. התפרסם באישור קבוצת פרסום הטבע 7.

<ol><li>Kleinfeld, D., Friedman, B., Lyden, P. D., Shih, A. Y. Targeted occlusion to surface and deep vessels in neocortex via linear and nonlinear optical absorption, Animal Models of Acute Neurological Injuries. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKleinfeld%2C+D+%22Contemporary+Neuroscience+Series%22">Contemporary Neuroscience Series</a>. Chen, J., Xu, Z., Xu, X., Zhang, J. , Humana Press Inc. (2007).</li>
<li>Mostany, R., Portera-Cailliau, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Craniotomy+Surgery+Procedure+for+Chronic+Brain+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">A Craniotomy Surgery Procedure for Chronic Brain Imaging.</a> J Vis Exp. , (2008).</li>
<li>Lebedev, A. Y., Cheprakov, A. V., Sakadzic, S., Boas, D. A., Wilson, D. F., Vinogradov, S. A., A, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dendritic+Phosphorescent+Probes+for+Oxygen+Imaging+in+Biological+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Dendritic Phosphorescent Probes for Oxygen Imaging in Biological Systems.</a> Applied Materials & Interfaces. , (2009).</li>
<li>Finikova, O. S., Lebedev, A. Y., Aprelev, A., Troxler, T., Gao, F., Garnacho, C., Muro, S., Hochstrasser, R. M., Vinogradov, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+microscopy+by+two-photon-excited+phosphorescence%5BTitle%5D)+AND+%22Chemphyschem%22%5BJournal%5D)">Oxygen microscopy by two-photon-excited phosphorescence.</a> Chemphyschem. 9, 1673-1679 (2008).</li>
<li>Sakadžić, S., Yuan, S., Dilekoz, E., Ruvinskaya, S., Vinogradov, S. A., Ayata, C., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+imaging+of+cerebral+partial+pressure+of+oxygen+and+blood+flow+during+functional+activation+and+cortical+spreading+depression%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Opt%22%5BJournal%5D)">Simultaneous imaging of cerebral partial pressure of oxygen and blood flow during functional activation and cortical spreading depression.</a> Appl Opt. 48, D169-D177 (2009).</li>
<li>Yaseen, M. A., Srinivasan, V. J., Sakadzic, S., Wu, W., Ruvinskaya, S., Vinogradov, S. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+monitoring+of+oxygen+tension+in+cortical+microvessels+with+confocal+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Optical monitoring of oxygen tension in cortical microvessels with confocal microscopy.</a> Opt Express. 17, 22341-22350 (2009).</li>
<li>Sakadzic, S., Roussakis, E., Yaseen, M. A., Mandeville, E. T., Srinivasan, V. J., Arai, K., Ruvinskaya, S., Devor, A., Lo, E. H., Vinogradov, S. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-photon+high-resolution+measurement+of+partial+pressure+of+oxygen+in+cerebral+vasculature+and+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Two-photon high-resolution measurement of partial pressure of oxygen in cerebral vasculature and tissue.</a> Nat Methods. 7, 755-759 (2010).</li>
</ol>

הראינו שתי בקשות המדידה pO2 ב microvasculature קליפת המוח מבוסס על מרווה חמצן תלויי של זרחני. בעוד השיטה הראשונה מבוססת על CCD הדמיה מספקת בתחום רחב של ניטור לאור pO2, מדידת הלחץ החלקי של החמצן microvasculature קליפת המוח על בסיס מיקרוסקופיה 2-פוטון מספקת רזולוציה נימי ומאפשר הדמיה לעומק. שתי השיטות לספק מהירות גבוהה גבוהה אות לרעש מדידות. בנוסף, המדידה החיים זרחני של pO2 הוא רגיש במידה רבה לשינויים בפרמטרים אופטיים של הרקמה במהלך הניסוי, שהיא בדרך כלל דאגה טכניקות אחרות הדמיה אופ...

<table><tbody><tr><td>Glycopyrrolate</td><td>ריאגנט</td><td>American Regent Inc.</td><td>NDC 0517-4605-25</td><td>משמש לשליטה בהפרשות הלוע, הקנה והסימפונות.</td></tr><tr><td>Lidocaine HCL</td><td>ריאגנט</td><td>Hospira Inc.</td><td>NDC 0409-4277-01</td><td>משמש כאלחוש מקומי במהלך ניתוחים.</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>ריאגנט</td><td>Baxter Internationl Inc.</td><td>NDC 10019-360-40</td><td>משמש כתרופה להרדמה כללית בשאיפה במהלך ניתוחים וכאלחוש כללי במהלך ניסויים בעכברים.</td></tr><tr><td>Alpha Chloralose</td><td>ריאגנט</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C0128</td><td>משמש כאלחוש כללי במהלך ניסויים בחולדות.</td></tr><tr><td>Fluorescein isothio-cyanate&amp;#8211;dextran</td><td>ריאגנט</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>FD2000S</td><td>מוגש ליצירת ריכוז של ~ 500 nM בדם.</td></tr></tbody></table>

הדם במוח חמצון מדידה על בסיס מרווה חמצן תלויי של זרחני

Cerebral Blood Oxygenation Measurement Based on Oxygen-dependent Quenching of Phosphorescence

ניטור מאפייני spatiotemporal הדם המוחיים חמצון רקמות הוא חיוני להבנה טובה יותר של מערכת היחסים נוירו מטבולית-וסקולרית. פיתוח שיטות חדשות למדידת pO2 עם ניטור סימולטני של pO2 בתחומים יותר של נוף עם רזולוציה מרחבית גבוהה יותר ו / או הזמני יאפשר להבין טוב יותר את תפקודו של המוח נורמלי תהיה גם השפעה משמעותית על אבחון וטיפול של מחלות כגון neurovascular שבץ, מחלת אלצהיימר, וכן פגיעת ראש. שיטות הדמיה אופטית הראו פוטנציאל גדול כדי לספק רזולוציה גבוהה spatiotemporal הדמיה כמותי של pO2 מבוסס על ספיגת המוגלובין בטווח אינפרא אדום לעין וליד של הספקטרום האופטי. עם זאת, המדידה multispectral של חמצון הדם במוח מסתמך על הגירה פוטון דרך רקמת המוח פיזור מאוד. שערוך דוגמנות של פרמטרים רקמות אופטי, אשר עשוי לעבור שינויים דינמיים במהלך הניסוי, נדרש בדרך כלל עבור הערכה מדויקת של חמצון בדם. מאידך גיסא, הערכת הלחץ החלקי של החמצן (pO2) מבוסס על מרווה חמצן תלויי של זרחני לא אמור להיות מושפע באופן משמעותי על ידי שינויים בפרמטרים אופטיים של הרקמה ומספק אמצעי המוחלט של pO2. מערכות ניסיוני לנצל חמצן רגיש צבעים הוכחו במחקרים vivo בתוך הרקמה perfused כמו גם לניטור תכנים חמצן בתרביות רקמה, מראה כי מרווה זרחני היא טכנולוגיה חזק המסוגל חמצן הדמיה מדויקת בטווח pO2 פיזיולוגיים. כאן אנו מפגינים עם שתי שיטות הדמיה שונות כיצד לבצע מדידת pO2 ב vasculature קליפת המוח מבוסס על הדמיה החיים זרחני. בהפגנה הראשונה שאנחנו מציגים בתחום רחב של הדמיה לאור pO2 על פני קליפת המוח של חולדה. זו שיטת הדמיה התקנה ניסיונית פשוטה יחסית המבוססת על מצלמת CCD ו לייזר ירוק פעמו. דוגמה ניטור דיכאון הפצת קליפת המוח מבוסס על חייו של צבע זרחני R3 Oxyphor הוצג. בהפגנה השנייה אנו מציגים ברזולוציה גבוהה שני הפוטונים pO2 הדמיה vasculature מיקרו קליפת המוח של העכבר. הגדרת הניסוי כולל מותאם אישית בנוי 2-פוטון מיקרוסקופ עם לייזר femtosecond, אלקטרו אופטיים אפנן ו-פוטון לספור מכפיל שפופרת תמונה. אנו מציגים דוגמה של הדמיה ההטרוגניות pO2 ב microvasculature קליפת המוח כולל נימים, באמצעות רומן PTP-C343 עם צבע משופר 2-פוטון חתך עירור. לחץ כאן כדי להציגו הקשורות <a href="http://www.jove.com/Details.php?ID=1731">סינתזה כיול של nanoprobes זרחני עבור הדמיה חמצן במערכות ביולוגיות.</a>

אנו מציגים הליך הניסוי למדידת הלחץ החלקי של החמצן (pO2) בתוך כלי הדם המוחיים מבוסס על מרווה חמצן תלויי של זרחני. הכנת בעלי חיים ונהלים הדמיה שהותוו הן עבור שדה גדול של הדמיה מבוססי CCD לאור pO2 בחולדות 2-פוטון הדמיה מבוססת עירור של pO2 בעכברים.

ניטור המאפיינים המרחביים-זמניים של חמצון הדם והרקמות המוחיות הוא חיוני להבנה טובה יותר של ה...

שלום, אני Sava Saje ממעבדת ה-Photo Migration Imaging של David Bo במרכז Martino לדימות ביו-רפואי בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס. ואני boss גם ממעבדת David Bow, ואני מאותה מעבדה. היום נדגים לכם שני הליכים למדידת מתח חמצן במיקרו-כלי דם קורטיקליים במכרסמים קטנים, המבוססים על כיבוי פוספורסנציה תלוי חמצן.אנו משתמשים בטכניקות אלו במעבדה שלנו כדי לחקור את אספקת החמצן והצריכה שלו בתנאי מוח נורמליים ופתולוגיים. אז בואו נתחיל. ראשית, הכינו מספר פיסות של זכוכית כיסוי המוקפות במסכות בולעות אור העשויות מסרט בידוד שחור.במסכות צריכים להיות פתחים בקוטר של כ-3.5 millimeters. כיסויים אלו משמשים לאיטום החלונות הגולגולתיים, בעוד שהמסכה הסופגת חוסמת אות פוספורסצנטי מכל צבע שדלף מקצות החלונות הגולגולתיים. כעת הכינו את החלון הגולגולתי האטום על עצם הפריאל (peral bone).ניתן למצוא את פרטי ההכנה במאמרים של Kleinfeld et al ו-Masini et al המצוטטים בפרסום זה. בהכנה זו, ה-Dura matter מוסרת. ודאו שהמסכה מכסה את כל קצוות החלון הגולגולתי.כעת, בעזרת מקדחה דנטלית, צרו חור קידוח נוסף בעומק של 1 mm בעצם המצחית. חור זה ישמש מאוחר יותר להשראת דיכאון קורטיקלי מתפשט (cortical spreading depression). היזהרו לא לפגוע בכלי הדם הקורטיקליים באף אחד מהשלבים.מערך הדימוג מורכב מלייזר quantel brilliant pulsed ind YAG באורך גל של 532 nanometers ובתדר של 10 hertz, שבו חלק קטן מאנרגיית הפולס מוזנק לסיב מולטי-מוד (multimode fiber) ומועבר לדגימה. אנרגיית כל פולס נמדדת גם באמצעות פוטו-דיודה. הדימוג מתבצע באמצעות מצלמת CCD.מצלמת QE מבית law vision מותקנת על במה Z אנכית. אנו משתמשים בעדשת אובייקטיב Olympus four X עם מרחק עבודה של 29 millimeter. מסנן מעביר גבוה (high pass filter) עם אורך גל חיתוך של 650 nanometer ועדשת צינור עם אורך מוקד של 100 millimeter מותקנים לפני המצלמה כאשר בעל החיים במקומו.כווננו את מיקום העדשה. כעת, הגדירו את הלייזר לאנרגיית פולס מינימלית והפעילו אותו. מדדו את אנרגיית הקרן באמצעות מד אנרגיית פולסים אופטי, וכווננו את ה-Q switch.השהה את הזמן כך שמרצף אנרגיית הפולסים המועבר לדגימה לא יעלה על 10 millijoules per centimeter squared. לאחר מכן, וודא שכל הפרמטרים הפיזיולוגיים של בעל החיים נמצאים בטווח הפיזיולוגי הנורמלי. לאחר מכן, המס כמות מתאימה של גשש הפוספורסנציה הרגיש לחמצן בהתאם למשקל.Oxy four R three, שפותח על ידי Libi Dev et all, בכמות של מיליליטר אחד של סליין כדי להשיג ריכוז של 40 micromolar בדם. מזריקים את התמיסה באיטיות לווריד הפמורלי. כעת מזריקים כ-1 microliter של תמיסת potassium chloride בריכוז 1 molar דרך חור הקידוח בעצם המצח כדי להשרות cortical spreading depression ומפעילים את תוכנת רכישת הנתונים.הדמיית הפוספורסנציה צריכה להימשך כ-10 דקות. במהלך הניסוי, תמונות הפוספורסנציה מוצגות בזמן אמת על המסך. לאחר ההדמיה, יש לדגום דגימת דם נוספת כדי לוודא שגזי הדם של בעל החיים עדיין נמצאים בטווח פיזיולוגי תקין.להלן מספר תוצאות מייצגות מדימות CCD בשדה רחב של PO2 במהלך דיכוי התפשטותי קורטיקלי (cortical spreading depression). הצד השמאלי של איור זה מציג תמונת שדה ראייה רחב של לחץ חמצן לפני הגעת גל CSD. הצד הימני מציג את ההתפתחות הזמנית של לחץ החמצן הממוצע במהלך התפשטות ה-CSD בתוך אזור העניין המסומן משמאל.סרטון זה מציג את ההתפתחות הזמנית של לחץ החמצן בכל חלון הגולגולת. במהלך התפשטות גל ה-CSD, סרגל המقياس מציין את לחץ החמצן במילימטרים של כספית עבור דימוי דו-פוטוני של מתח חמצן ומיקרו-כלי דם קורטיקליים של עכבר. הכין את חלון הגולגולת כפי שמתואר במאמר מספר שש 80 ב-Jo והחדר את הקנולה לעורק הפמורלי.לצורך הדמיה, אנו משתמשים בעדשת שיקוע במים עם ציפוי אינפרא-אדום 20x של Olympus, ממיסים כמות מתאימה לפי משקל של הגשוש הפספורסצנטי הרגיש לחמצן, PTPC 3 43, שפותח על ידי Kova et al, ב-0.2 mils של תמיסת מלח ומסננים אותה דרך מסנן של שני מיקרון. לאחר וידוא שהפרמטרים הפיזיולוגיים של החיה נמצאים בטווח הפיזיולוגי התקין, מזריקים באיטיות רבה את תמיסת ה-PTP C3 43 אל העורק הפמורלי. הרכיבים העיקריים של מערך הניסוי הם לייזר פמטושנייה המכוון ל-840 nanometers, מודולטור אלקטרו-אופטי, סורקי גלוונומטר, עדשות צינור וסריקה של Olympus, וגלאי בעל ארבעה ערוצים עם PMTs.ערוץ זיהוי אחד מכיל הן PMT והן מבדיל (discriminator). ספירות פוטונים נאספות באמצעות כרטיס דיגיטלי במהירות גבוהה. כל היבטי הניסוי נשלטים על ידי תוכנה שנכתבה ב-lab view ו-c.התחילו את הניסוי על ידי הגדרת מרווחי הזמן הרצויים עבור עירור הצבע ואיסוף הפליטה. בכל פיקסל, רכשו תחילה סריקת סקר, שהיא סריקת רסטר דו-ממדית איטית של דעיכת עוצמת הפוספורסנציה המציגה את מבנה כלי הדם בעומק הנוכחי. באמצעות תמונת סריקת הסקר, בחרו מיקומים תוך-כליים למדידת PO₂. במהלך המדידות, התוכנה מנתבת את לייזר העירור למיקומים הנבחרים על ידי שינוי מיקומם של מראות הסריקה הגלוונומטריות.הגדירו את מספר מרווחי המדידה לממוצע ואת משך הניסוי הרצויים והתחילו במדידה. שתי מדידות PO נרכשות במיקומים שנבחרו במרווחי המדידה שצוינו למשך זמן הניסוי. לאחר איסוף נתונים בעומקים קורטיקליים שונים, הזריקו צבע פלואורסצנטי מצומד לדקסטרין לתוך כלי הדם לצורך הדמיה.מבנה מיקרו-כלי הדם. השג ערימה של תמונות מבניות של כלי הדם על ידי ביצוע דימיון דו-פוטוני של פלואורסצנציית fit c באמצעות ערוץ ירוק בגלאי בעל ארבעה ערוצים. כאן אנו מציגים הקרנה תלת-ממדית של ערימת מיקרו-כלי הדם שדומיינו.גווני האפור מייצגים מסכת כלי נפחית שנוצרה על בסיס התמונה המבנית. ערכי ה-PO two שנמדדו קודדו בצבעים. סרגל המقياس הוא 200 micrometers.הרגע הצגנו בפניכם שני הליכים למדידת מתח חמצן במיקרו-כלי דם קורטיקליים במכרסמים קטנים, המבוססים על כיבוי (quenching) תלוי-חמצן של פוספורסנציה. בעת ביצוע הליכים אלה, חשוב לבצע ניתוחי מוח נקיים מאוד וכן להרכיב משקפי מגן בזמן הפעלת הלייזרים. זהו כל הפרוטוקול.תודה שצפיתם ובהצלחה בניסוייכם.

cerebral-blood-oxygenation-measurement-based-on-oxygen-dependent

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

אנו מציגים עקרונות של מדידות חמצן על ידי מרווה זרחני ועיצוב סקירה של porphyrin מבוססי nanosensors הדנדריטים הדמיה חמצן במערכות ביולוגיות.

סינתזה כיול nanoprobes זרחני עבור הדמיה חמצן במערכות ביולוגיות

כאן אנו מתארים את שיטת ישירות לדמיין היפוקסיה ברקמות microregional של קליפת המוח...

זיהוי של היפוקסיה Microregional בקליפת עכבר מוחין על ידי הדמיה של שני הפוטונים אנדוגני NADH Fluorescence

אנחנו בשילוב אמצעי ספקטרוסקופיה תדר תחום קרוב אינפרא האדום של חמצון המוגלובין מוחות עם אמצעים מפוזרים מתאם ספקטרוסקופיה של מדד זרימת דם במוח כדי להעריך מדד חילוף חומרים של חמצן. בדקנו את התועלת של אמצעי זה ככלי מיון מיטה כדי להעריך את הבריאות והתפתחות המוח של התינוק.

מדידה אופטית לא פולשנית של מטבוליזם ופרמטרים המודינמיים במוח אצל תינוקות

פרוטוקול זה מתאר התניה מוקדמת היפוקסית חוזרת ונשנית, או חשיפות קצרות להיפוקסיה מערכתית המפחיתות את נפחי האוטם והפרעה במחסום הדם-מוח בעקבות חסימה חולפת של עורק המוח האמצעי בעכברים. הוא גם מפרט כימות כפול של נפח האוטם והפרעה במחסום הדם-מוח לאחר שבץ מוחי כדי להעריך את היעילות של הגנה נוירו-וסקולרית.

כימות של הגנת עצבים וכלי דם בעקבות חסימת עורק חוזר חוסר חמצן אכשור קד וחלוף התיכון מוחין של עכברים

סימולצית היפוקסיה בני אדם בדרך כלל שבוצעה על ידי שאיפת גז תערובות היפוקסי. לצורך המחקר, צוללנים apneic שימשו כדי לדמות היפוקסיה דינמי בבני אדם. בנוסף, שינויים פיזיולוגיים קינטיקה desaturation מחדש הרוויה הוערכו עם כלים בלתי פולשני כגון האינפרה-אדום הקרוב-ספקטרוסקופיה (NIRS) ורוויה חמצון היקפי (SpO 2).

מודל כדי לדמות היפוקסיה משמעות קלינית בבני אדם

כאן, אנו מציגים את שיטת האפיון ספקטרוסקופיות של מולקולות אורגניות באמצעות פוטולומיניסנציה זמן לפתור ספקטרוסקופיה בציר ננו-כדי-אלפית בתנאים ללא חמצן. שיטות כדי להסיר ביעילות חמצן מן הדגימות ולהגביל, לפיכך, הפריה חוץ גופית שכבתה מתוארים גם.

זמן לפתור Photophysical אפיון של שלישיה-קציר תרכובות אורגניות ללא חמצן-הסביבה שימוש iCCD המצלמה

פרוטוקול זה מדגים כיצד למדוד במנוחה קישוריות המצב התפקודי בקליפה הקדם חזיתית האנושית באמצעות מותאם אישית מעשה לפזר מתאם ספקטרוסקופיה. הדוח גם דן בהיבטים מעשיים של הניסוי, כמו גם בשלבים מפורטים לניתוח הנתונים.

מוחין זרימת דם מבוסס על המצב מנוחה קישוריות תפקודית של המוח האנושי באמצעות ספקטרוסקופיית מתאם אופטי לפזר

מוצג כאן פרוטוקול לניטור לא פולשני של המודינמיקה מוחית של חולים נוירוקריטיים בזמן אמת וליד המיטה באמצעות אופטיקה מפוזרת. באופן ספציפי, הפרוטוקול המוצע משתמש במערכות אופטיות היברידיות מפוזרות כדי לזהות ולהציג מידע בזמן אמת על חמצון מוחי, זרימת דם מוחית ומטבוליזם מוחי.

ניטור בזמן אמת של חולים נוירוקריטיים באמצעות ספקטרוסקופיה אופטית מפוזרת

הפרוטוקול מתאר יצירת כדוריות בתפוקה גבוהה להדפסה ביולוגית באמצעות ניתוח רב-פרמטרי של החמצון שלהם ומוות התאים שלהם במיקרוסקופ פלואורסצנטי סטנדרטי. ניתן ליישם גישה זו כדי לשלוט בכדאיות הספרואידים ולבצע סטנדרטיזציה, החשובה במידול רקמה תלת-ממדית, מיקרו-סביבה של הגידול וביו-פבריקציה מוצלחת (מיקרו)של רקמות.

מיקרופריקציה ביולוגית בסיוע מיקרוסקופיית חמצן במחיר סביר של ספרואידים רב-תאיים

מאמר זה מתאר את השימוש במצלמה אופטית חדשה ומהירה עבור הדמיה מקרוסקופית פוטולומינסנציה לכל החיים של דגימות פולטות דעיכה ארוכה. מתוארים תהליכי האינטגרציה, רכישת התמונה והניתוח, לצד הכנה ואפיון של חומרי החיישן להדמיה ויישום ההדמיה בחקר דגימות ביולוגיות.

Fluorescence Lifetime Macro Imager עבור יישומים ביו-רפואיים

אנו מתארים פרוטוקול למדידה לא פולשנית ורציפה של מדד זרימת הדם המיקרו-וסקולרית המוחלטת וריווי החמצן בדם באמצעות מכשיר רב-מודאלי המבוסס על אופטיקה דיפוזית תת-אדומה קרובה. לאחר מכן אנו מעריכים את קצב חילוף החומרים של צריכת חמצן והיפרמיה תגובתית באמצעות בדיקת חסימת כלי דם.

ניטור לא פולשני של חמצון מיקרו-וסקולרי והיפרמיה תגובתית באמצעות ספקטרוסקופיה אופטית היברידית, כמעט אינפרא-אדומה מפוזרת לטיפול נמרץ

למד שיטות למדידת לחץ חמצן במיקרו כלי הדם הקורטיקליים בעכברים וחולדות באמצעות כיבוי זרחני תלוי חמצן. טכניקות הדמיה אלו מאפשרות חקר משלוח וצריכת חמצן במוח.

הדם במוח חמצון מדידה על בסיס מרווה חמצן תלויי של זרחני

גלה סרטונים נוספים