Name: FMRI Electrophysiology סימולטני במוח מכרסמים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-08-19T17:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 22 s
Description: למדו שיטה לרישום סימולטני של fMRI ואלקטרופיזיולוגיה במוח מכרסמים. טכניקה זו מאפשרת חקירת הקשר בין פעילות עצבית לסיגנל BOLD ושיפור הבנת תפקוד המוח.

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

העבודה נתמכה על ידי NIH 1 R21NS057718-01.

1. זהו ניתוח לא הישרדות. הצעד הראשון הוא השתלת האלקטרודות. בדוגמה זו, אלקטרודות יושתלו באזורים בכפו של הקליפה החושית העיקרי של שתי ההמיספירות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים חולדה (זכר חולדה SD, 200-300 גר ') עם 2% isoflurane ולתקן למקום על מערכת כירורגית stereotactic. לפני תחילת הניתוח, להבטיח כי בעל החיים הוא הרדים גם ותערוכות לא בתגובה קמצוץ הבוהן. הסר את הפרווה לפני פתיחת הקרקפת. הפרד את השריר ורקמות אחרות מעל הגולגולת לחסום כל דימום על פני העצם באמצעות cauterizer. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן המזח על פני הגולגולת (ליד צומת קו האמצע בצורת V קדמית) כנקודת קיבעון על פיר של האלקטרודה מושתל, באמצעות מלט שיניים. הגדרת קבוצה קטנה ניילון בורג לתוך העצם לפני החלת מלט שיניים עלול להגביר את היציבות. גודלו של המזח בצורת במלט יש כ 5 מ"מ גבוה 3 x 5 מ"מ 2 באזור בבסיס (ראה איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מקדח חשמלי קנס היטה, לפתוח בזהירות את הגולגולת ולחשוף את הדורה על הייצוג בכפו ב הקליפה החושית הראשונית של האונה כל. קוטר כל חור צריך להיות סביב 1 מ"מ, 1 מ"מ בעמדה קדמית אל 4 מ"מ לרוחב מן גבחת. תחת מיקרוסקופ, לחתוך פתח זעיר הדורה באמצעות קצה מחט המזרק, להיות זהיר, כדי למנוע נזק לכלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני החדרת אלקטרודה כל, לוודא כי אין דימום או דיות נמצא ליד החתכים. Microelectrodes הזכוכית אמור להיות מוכן לפני הניתוח עם כ 3 ~ 4 ס"מ מוט באורך עכבה של 1 ~ 5 Mω. מלאו את נימי של האלקטרודה עם CSF מלאכותי (ACSF) והכנס כל אלקטרודה באלכסון (~ 45 °, החל האחורי אל הקדמי) לתוך המוח ~ 0.4 מ"מ מן הדורה נפתחה באמצעות זרוע stereotactic. לפני תיקון למקום, לבדוק את האות החשמלי. קצה אחד של חוט כסף chloridized צריך להיות טבל ACSF ואת הקצה השני לכניסת מוביל המגבר. חוט כסף, מצורף תת עורי בחלק האחורי של העור נפתח, משמש אלקטרודה השוואתית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני קיבוע האלקטרודה, בדוק את אזור הניתוח ולוודא כי אין דימום או דיות מתרחשת, ולאחר מכן להחיל משחת שיניים כדי להחליף את העור להסיר שרירים בגולגולת. השימוש במשחת שיניים משפר את איכות התמונה MR על ידי הקטנת רגישות התאמה בממשק הגולגולת / באוויר. צרף את פיר אלקטרודה אל המזח מוכן במלט שיניים (ראה איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מרפא מלט שיניים, להעביר את בעל החיים בעריסה MRI ולתקן במקום. צג מצב פיזיולוגי של עכברוש לשארית של המחקר, כולל טמפרטורת הגוף, קצב הנשימה, SPO 2 וקצב הלב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיקום סליל פני השטח (שידור / קליטה) על הראש, עם האלקטרודות בולטות ממרכז הסליל. כיסוי נוסף בצורת קשת קשה שיושב מעל העריסה משמשת תמיכה קיבעון של האלקטרודה מוביל על מנת למנוע תנועה הנגרמת על ידי נשימה החי. מוביל המשמש הדמיה הקלטה בו זמנית להאריך ~ 5 מ '(המגבר נמצא רק מחוץ לחדר מגנט) ו מכוסים פלסטיק מוליך המשמש כמגן פסיבי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרדמה ניתן להעביר isoflurane medetomidine כדי להפחית דיכוי של הפעילות העצבית אם תרצה בכך. בדוק את האות החשמלי בפעם האחרונה לפני העברת חיה לתוך המגנט. במחקרים שלנו, את הפרמטרים הקלטה היו כדלקמן: 1000 x מוגבר, 0.1Hz ~ 5 K-Hz bandpass מסונן, 60 הרץ חריץ, מסונן, 12 kHz קצב דגימה עבור אנלוגי המרה דיגיטלית. </li></ol> 2. בנקודה זו, החיה מוכנס לתוך סורק ה-MRI הדמיה הקלטה בו זמנית. בעלי החיים מורדמים בכל הליך הדמיה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 9.4 T קטן חיה MRI המערכת (Bruker, גרמניה) שימש במחקרים שלנו. לפני ההקלטה, הפרמטרים הדמיה יש להקים. שלוש הסקאוט תמונת המטוס משמש עמדת סריקות fMRI. כדי לשפר את ההומוגניות של השדה המגנטי, היקף הריבית ונוקד באמצעות FASTMAP 1. עבור מחקרים fMRI, פרוסת הדמיה העטרה נבחר, שכללה בין שתי המדינות בתחומים העיקריים בכפו החושית, שבה הושתלו אלקטרודות. הדמיה פרמטרים EPI היו FOV, 1.92 ס"מ 1.92 x 2; גודל מטריצה, 64 x 64; ב-מטוס רזולוציה, 0.3 x 0.3 מ"מ 2, עובי פרוסת, 2 מ"מ; TR / TE, 500/15 ms. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר ההתקנה ההדמיה הקלטה מלאה, בו זמנית fMRI יכול להתחיל. תרשים 2 מציג תמונה נציג EPI והקלטות גלם במהלך ההדמיה. מיתוג מהיר של הדרגתיים במהלך הרכישה תוצאות תמונה בהקלטות רווי, אשר נמשכות רק חלק קטן של כל מחזור סריקה (22/500 ms). לאחר הרכישה תמונה, retur האות החשמליns לקו הבסיס עם צורה של תנודה בלתי רווי (ראה איור 3). FMRI משולב הקלטה עשוי להתנהל במהלך מצב המנוחה (כפי שהוכח במחקר זה), או במהלך הגירוי. עבור מחקרים גירוי, את הפרמטרים הדמיה זהים למחקר המדינה מנוחה, עם גירוי חשמלי של בכפו המסופקת באמצעות 9 הרץ, 1 ~ 4 mA הנוכחי. חולדה היא מורדמים לאחר הסריקה הסופית. </li></ol> 3. לאחר הדמיה הקלטה בו זמנית, המידע חייב להיות מעובד מראש לפני הניתוח הסופי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנחנו מתחילים עם הסרת חפצים הדרגתי מן הקלטות אלקטרו (ראה איור 3). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבנה הרעש בגלל הסריקה יכולה להיות מחולצת על ידי ממוצעים של כל ~ 500 ms (TR) חלקים, שכל אחד מהם מתאים המרווח בין שתי התמונות fMRI רצופים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפחת את מבנה הרעש הממוצע של ההקלטות המקוריות. שיטה זו מתקנת רק את קטעי הקלטה בלתי רוויות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל קטע רווי המתאים לסירוגין הדרגתי במהלך הרכישה התמונה מוחלף על ידי קו, אשר עובר בין נקודת זמן לפני נקודת זמן לאחר הרוויה שיפוע המושרה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ההקלטות denoised של הפוטנציאלים בשדה המקומי (LFPs) מומרות לעת קורסים כוח, אשר יקבלו את ההחלטה הזמני זהה במהלך הזמן fMRI. הכוח הממוצע בתוך סל 2 שניות משמשת לחישוב התדרים הנמוכים (הלהקה דלתא, 1 ~ 4 הרץ), עם סל של 1 שנייה תטא הלהקה (4 ~ 8 Hz) תדרים, וכן סל של ~ 0.5 של בין השכנה אותות רווי עבור תדרים גבוהים (&gt; 8 הרץ, אלפא להקות גאמה). חלון הזזה בכל התדרים הועבר ב במרווחים של 0.5, התאמת TR של נתוני ה-fMRI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור נתוני תמונה, עיבוד מקדים fMRI הסטנדרטי הוא ביצע, לרבות תיקון ראש התנועה, החלקת תמונה עם FWHM 0.5 מ"מ, והסרת להיסחף ליניארי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הניתוח מתבצע קרוס קורלציה בין הזמן קורסים כוח LFP ואת כמובן זמן מן voxel כל הנתונים הדמיה. מפגר הזמן משתנה לאפשר בדיקה של המתאם תלוי זמן (ראה תרשים 4). </li></ol> נציג תוצאות: כדוגמה, טכניקה זו ניתן להשתמש כדי לחקור את הקשר בין פעילות עצבית ספונטנית תנודות BOLD. איור 4 מראה את המפות מתאם בין כוח LFP ואת האות ב BOLD מפגר הזמן שבין 9.5 ו -2.5 שניות מ עכברוש אחד. תנודות בתדירות נמוכה BOLD (&lt;0.1 הרץ) מתוך אזורים בקליפת המוח ליד קצה האלקטרודה מתואמים עם שינויים LFP כוח (&lt;0.1 הרץ) על עיכוב של 2 ~ 6 s. <img src="/files/ftp_upload/1901/1901fig1.jpg" alt="איור 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 1"> באיור 1. תצורה סכמטי של השתלת האלקטרודה באזור הדמיה עם סליל פני השטח. <img src="/files/ftp_upload/1901/1901fig2.jpg" alt="איור 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 2"> איור 2. הדימוי נציג העטרה EPI, כולל טיפים אלקטרודה, מוצג בלוח השמאלי. הפאנל הימני מראה הקלטות אלקטרו גלם לפני ובמהלך הדמיה. <img src="/files/ftp_upload/1901/1901fig3.jpg" alt="איור 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 3"> איור 3. התקרבות על ידי מחזור אחד הסריקה, ניתן לראות כי חפץ (ירוק) במהלך ההדמיה ניתן להסיר מן הקלטות המקוריות (כחול). הקורסים זמן denoised (אדום) שימשו לניתוח נוסף. <img src="/files/ftp_upload/1901/1901fig4.jpg" alt="איור 4" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 4"> איור 4. המפות העטרה (מן החולדה ובדרך כלל) של המתאם בין העוצמה של פעילות דלתא ספונטנית הלהקה מאחד אלקטרודה ואת האות מנוחה מצב BOLD בזמן מפגר מ -2.5 עד 9.5 s. מקסימום מתאם שנצפה בין שתי המדינות SI על כ 4 ~ 5 של עכברוש isoflurane ב-בהרדמה. צבע בר מייצגת פירסון r.

<ol><li>Gruetter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic%2C+localized+in+vivo+adjustment+of+all+first-+and+second-order+shim+coils%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Automatic, localized in vivo adjustment of all first- and second-order shim coils.</a> Magn Reson Med. 29 (6), 804-804 (1993).</li>
<li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M. <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 (6843), 150-150 (2001).</li>
<li>Nir, Y., Fisch, L., Mukamel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coupling+between+neuronal+firing+rate%2C+gamma+LFP%2C+and+BOLD+fMRI+is+related+to+interneuronal+correlations%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Coupling between neuronal firing rate, gamma LFP, and BOLD fMRI is related to interneuronal correlations.</a> Curr Biol. 17 (15), 1275-1275 (2007).</li>
</ol>

שני הקלטה אלקטרו ו-fMRI BOLD הם בנפרד מפותח טכניקות. עם זאת, בעת ובעונה אחת הקלטה והדמיה מאתגר בשל הפרעה הדדית 2 של שתי שיטות. כאן אנו מספקים פתרון אפשרי עבור ניסויים בשילוב מכרסם. השיטה שונה של השתלת האלקטרודה ממזער השפעה על איכות התמונה, את הסרת חפץ עבור הקלטות חשמל יש צורך להסיר את הרעש הנגרם על ידי רכישת התמונה. הדמיה סימולטני הקלטה מכרסם יספק פלטפורמה חזקה עבור חקירות נוספות של צימוד בין פעילות עצבית ספונטנית את האות BOLD, בנוסף יישומים אחרים במדעי המוח כי לנצל את ...

fmri electrophysiology סימולטני במוח מכרסמים

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

כדי לבחון את הבסיס העצבי של רמת חמצון הדם תלוי (BOLD) דימות תהודה מגנטית (MRI) אות, פיתחנו מודל מכרסם בו נתונים MRI פונקציונלי<em&gt; In vivo</em&gt; הקלטה intracortical יכול להתבצע בו זמנית. השילוב של הקלטה MRI חשמל הוא מאתגר מבחינה טכנית בגלל האלקטרודות המשמש הקלטה לעוות את התמונות MRI, רכישת MRI גורם הרעש הקלטה החשמל. על מנת לצמצם את הפרעה הדדית של שתי שיטות, microelectrodes זכוכית שימשו ולא מתכת אלגוריתם הסרת רעשים בוצע עבור הנתונים electrophysiology. במחקרים שלנו, שני microelectrodes הושתלו בנפרד דו צדדי בקורטקס החושית ראשוני (SI) של החולדה ו קבוע במקום. פרוסה אחת המכסה את העטרה טיפים אלקטרודה נבחר MRI פונקציונלי. פירים אלקטרודה ועמדות קיבעון לא נכללו פרוסה את התמונה כדי למנוע חפצים הדמיה. הקרקפת הסיר הוחלפה משחת שיניים כדי להפחית את הרגישות התאמה ולמנוע חפצים גיבס צלצול בתמונות. המבנה חפץ המושרה ההקלטות חשמל על ידי במהירות מיתוג שדות מגנטיים במהלך הרכישה תמונה התאפיין בממוצע כל מחזורים של סריקות עבור כל מחזור. מבנה הרעש במהלך ההדמיה היה מחוסר אז מן הקלטות המקוריות. הקורסים זמן denoised שימשו אז לצורך ניתוח נוסף בשילוב עם נתוני ה-fMRI. כדוגמה, רכישת סימולטני שימש כדי לקבוע את הקשר בין ספונטניות אותות BOLD fMRI והלהקה מוגבל הפעילות החשמלית intracortical. FMRI סימולטני הקלטה אלקטרו ב מכרסם יספק פלטפורמה עבור יישומים רבים מרגש במדעי המוח בנוסף הבהרת הקשר בין האות BOLD fMRI ועל הפעילות העצבית.

פיתחנו שיטת הדמיה בתהודה מגנטית תפקודית זמנית הקלטה אלקטרו במוח מכרסם, המספקת פלטפורמה חקירת הקשר בין הפעילות העצבית ואת רמת חמצון הדם תלוי אות (BOLD) MRI.

FMRI Electrophysiology סימולטני במוח מכרסמים

כדי לבחון את הבסיס העצבי של אות הדימות בתהודה מגנטית (MRI) התלוי ברמת חמצון הדם (BOLD), פיתחנו מודל מכרסמים ב...

שלום, אני JI Pan ממעבדת Magnetic Residency Imaging of Neurodynamics במחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת Emory ב-Georgia Tech. ואני Garth Thompson, גם אני ממעבדת Mind Lab. היום נדגים לכם פרוצדורה לביצוע סימולטנית של אלקטרופיזיולוגיה ו-fMRI במכרסמים.אנו משתמשים בטכניקה זו במעבדה שלנו כדי לחקור את הבסיס העצבי של אות ה-fMRI התפקודי. FMRI רגישה לשינויים בחמצון הדם, הקשורים לתנודות בפעילות העצבית. אנו מנסים לקבוע אם ניתן לחלץ מאסי נתוני ה-MRI מאפיינים ספציפיים של האות העצבי.בואו נתחיל. נתחיל בתהליך השתלת מיקרו-אלקטרודה. ראשית, קבעו חולדה המורדמת ב-ISO fluorine במקומה על גבי מערכת ניתוח סטריאוטקטית.גזרו את הפרווה מחלקו העליון של ראש החיה באמצעות מכונת תספורת ומרחו משחה אופתלמית על העיניים כדי למנוע את התייבשותן. לפני תחילת הניתוח, ודאו שהחיה מורדמת היטב ואינה מגיבה ללחיצה על בהונות. זהו ניתוח ללא הישרדות. לאחר הסרת הפרווה, הפרידו את השריר והרקמות האחרות שמעל הגולגולת והשתמשו במכשיר קוצץ (cauterizer) כדי לעצור דימומים על פני השטח של העצם.כעת הדליקו בורג ניילון קטן אל תוך העצם ולאחר מכן מרחו מלט דנטלי כדי להכין רכיב קיבוע (pier) על פני השגולגולת, סמוך לחיבור בצורת V בחלק הקדמי של קו האמצע. רכיב הקיבוע ישמש כנקודת עיגון עבור גוף האלקטרודה המושתלת ויש להיות בגובה של כחמישה מילימטרים ובשטח של שלושה על חמישה מילימטרים רבועים. בבסיס, תחת מיקרוסקופ, השתמשו במקדחה חשמלית בעלת ראש דק כדי לפתוח בזהירות את הגולגולת ולחשוף את הקרומיה (dura) מעל אזור ארבעת הרגליים.ייצוג בקליפת המוח הסומטוסנסורית הראשונית של כל המיספרה. קוטרו של כל חור צריך להיות כ-1 מילימטר, ומקומו צריך להיות 1 מילימטר קדמית (anterior) ו-4 מילימטרים צדית (lateral) מ-bgma. לאחר מכן, השתמשו בקצה מחט מזריקה כדי ליצור פתח קטן בקשייה (dura).יש להקפיד להימנע מכל נזק לכלי הדם לפני השחלת האלקטרודות. ודאו כי אין דימום או הפרשה סביב החתך. יש להכין לפני הניתוח מיקרו-אלקטרודות זכוכית עם אורך גוף של כארבעה סנטימטרים ועכבה של one to five mega ohms.מלאו את קפילרית האלקטרודה ב-CSF מלאכותי ולאחר מכן השתמשו בזרוע סטריאוטקטיקה כדי להחדיר כל אלקטרודה לתוך המוח בשיפוע של כ-45 מעלות מאחור לקדמה, והחדירו את האלקטרודות כ-0.4 מילימטרים מהדורה הפתוחה לפני קיבוּען כדי לבדוק את האות החשמלי. טבלו קצה אחד של חוט כסף מחוטא לתוך ה-CSF המלאכותי וחברו את הקצה השני למוליכי הכניסה של המגבר. חוט כסף המחובר תת-עוריתית בגב העור הפתוח משמש כאלקטרודת ייחוס.אנו מקליטים אותות חשמליים בקצב דגימה של 12 kilohertz, מוגברים בפי 1000.1, עם מסנן מעביר פס עד 5 kilohertz ומסנן חסם (notch filter) בתדר של 60 hertz. כעת יש לבדוק שוב את אזור הניתוח, ולוודא שלא terjadi דימום או הפרשה, ולאחר מכן למרוח משחת שיניים כדי להחליף את העור והשריר שהוסרו מהגולגולת. שימוש במשחת שיניים משפר את איכות תמונת ה-MR על ידי הפחתת חוסר ההתאמה ברגישות למגנט (susceptibility mismatch) בממשק שבין הגולגולת לאוויר.בשלב הבא, הצמידו את מוט האלקטרודה למקום שהוכן באמצעות דבק שיניים (dental cement). לאחר התקשות דבק השיניים, העבירו את החיה לעריסת ה-MRI וקבעו אותה במקומה. עקבו אחר המצב הפיזיולוגי של החיה לאורך שאר המחקר, כולל טמפרטורת הגוף, קצב הנשימה, רמת החמצון וקצב הלב.כאשר בעל החיים נמצא במקומו, מקמו סליל פני (surface coil) מעל הראש, כך שהאלקטרודות בולטות ממרכז הסליל. כיסוי קשיח נוסף בצורת קשת, המוצב מעל העריסה, משמש כתמיכה לכבלי האלקטרודות כדי להפחית תנועה הקשורה לנשימה. הכבלים המשמשים להדמיה והקלטה סימולטניות מצופים בפלסטיק מוליך, המשמש כמסך פסיבי.הן נמתחות למרחק של כחמישה מטרים כדי להגיע למגבר הממוקם מחוץ לחדר המגנט. בחנו את האות החשמלי פעם אחרונה לפני העברת בעל החיים המורדם אל תוך המגנט. הקפידו שבעל החיים יישאר מורדם לאורך כל הליך ההדמיה כאשר האלקטרודות מושתלות.בואו נראה כיצד לבצע אלקטרופיזיולוגיה והדמיה בו-זמנית. נתוני ההדמיה נאספים באמצעות מערכת MRI לבעלי חיים קטנים בעוצמה של 9.4 Tesla. התחילו ברכישת תמונת סריקה (scout image) בשלושה מישורים כדי למקם את הפרוסות ביחס למדרג (gradient).בדיקת Echo EPI. הגדירו פרוסה קורונלית אחת, הכוללת את האזורים הסומטוסנסוריים הראשוניים של ארבעת הכפות הדו-צדדיות שבהם מושתלים האלקטרודות. כעת הגדירו את שדה הראייה ל-1.92 centimeters, את גודל המטריצה ל-64 על 64, רזולוציה פשוטה ל-300 על 300 microns, עובי פרוסה ל-2 millimeters, זמן רילקסציה ל-500 milliseconds וזמן הד (echo time) ל-15 milliseconds כדי לשפר את הומוגניות ה-shim של השדה המגנטי.נפח העניין (volume of interest) באמצעות תוכנת fast map כאשר הגדרת הדימות הושלמה. ניתן להתחיל בהקלטה וב-FMRI בו-זמנית. הגדרנו סשן הקלטה ארוך.לאחר מכן התחילו ברכישת הדמויות. פולס TTL נוצר בתחילתה של כל רכישת דמות ונרשם כדי שניתן יהיה לסנכרן בקלות את הנתונים החשמליים עם סורק ה-MRI. עם השלמת הניסוי, החולדה מושמדת בשיטה הומנית (euthanized).לפני שניתן להתחיל בניתוח, יש לעבד את הנתונים מראש. בואו נראה כיצד הדבר נעשה. התחילו בהסרת ארטיפקטים של הגרדיאנט מההקלטות האלקטרופיזיולוגיות ב-matlab.ניתן לחלץ את מבנה הרעש הנובע מהסריקה על ידי ממוצע של כל מקטעי ה-TR, שכל אחד מהם תואם למרווח שבין שתי תמונות FMRI עוקבות. שיטה זו מתקנת רק את מקטעי ההקלטה שאינם רוויים. כל מקטע רווי מוחלף בקו העובר בין נקודת הזמן שלפניו לבין נקודת הזמן שאחריו.לאחר רוויה שנוצרה על ידי גרדיאנט. הקלטות נקיות מרעש המירות לאחר מכן לסדרות זמן של הספק, בעלות אותה רזולוציה זמנית כפי שיש לסדרת הזמן של ה-FMRI. החלון הנע עבור כל רטטי התדרים מוזז במרווחים של 0.5 שניות, התואמים ל-TR של נתוני ה-FMRI עבור נתוני דימות.ביצעו עיבוד מקדמי סטנדרטי של FMRI, הכולל תיקון תנועת ראש, החלקת תמונה והסרת סחף לינארי. ניתוח של מתאם צולב בוצע בין מסלולי הזמן של הספק ה-LFP לבין מסלול הזמן מכל volume של נתוני דימות. שימוש בהשהיות זמן משתנות מאפשר לבחון מתאם תלוי זמן.כעת נציג מספר תוצאות מייצגות של הקלטה והדמיה סימולטניות. כדוגמה, נשתמש בטכניקות המשולבות כדי לקבוע את הקשר בין LFPs לבין אותות FMRI Bold במהלך פעילות קורטיקלית ספונטנית. תנודות בעוצמת ה-LFP נמצאו במתאם משמעותי עם השינויים באות ה-bold באזור קטן, קרוב לקצה האלקטרודה, עם השהיה של מספר שניות.מהלכי הזמן של האזור הנבחר (region of interest) מראים תנודות קוהורנטיות לאורך זמן בין ה-LFPs לבין אות ה-BOLD המעוכב. כעת הדגמנו כיצד לבצע רישום אלקטרופיזיולוגי והדמיית FMRI בו-זמנית במהלך הניסוי. חשוב לזכור למזער את ההפרעות בין השדה המגנטי לבין ציוד הרישום החשמלי בכל שלב.זה הכל. תודה שצפיתם ובהצלחה בניסויים שלכם.

simultaneous-fmri-and-electrophysiology-in-the-rodent-brain

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

הליך מתואר למניפולציה של פעילות תאי עצב בקליפת מוח פירמידליים מוחיים optogenetically תוך אלקטרו, electromyogram, וריכוז חומצת חלב מוחות המנוטרים. הקלטות ניסיוניות מבוצעות על עכברי כבלים-כבולים בזמן שהם עוברים מחזורי שינה / בעקבות ספונטניים. Optogenetic ציוד מורכב במעבדה שלנו; ציוד הקלטה זמין מסחרי.

Electroencephalography סימולטני, מדידה בזמן אמת של הריכוז לקטט ומניפולצית Optogenetic של פעילות עצבית בקליפת המוח המכרסמת

הסרטון מדגים הקלטה אלקטרופיזיולוגית סימולטנית מאזורי מוח מרובים בחולדה באמצעות מערך מיקרו-כונן אינטגרטיבי. אלקטרודות הקלטה ממוקמות בנורת הריח, אלקטרודות ייחוס בקליפת המוח המצחית, ואלקטרודות מערך מיקרו-כונן בהיפוקמפוס. החולדה מורשית לחפש מזון באופן חופשי, והקלטה סימולטנית מכל האלקטרודות המושתלות נרשמת באמצעות המערך.

שיטת מערך מיקרו-כוננים להקלטה אלקטרופיזיולוגית מאזורי מוח מרובים

סרטון זה מדגים את ההליך להקלטות בו-זמניות של אלקטרואנצפלוגרפיה מקומית (EEG) ופוטנציאלי שדה מקומיים (LFPs) בחולדה מורדמת. התהליך כולל הכנת החולדה והצמדת אלקטרודות מעוררות לכריות השפם שלה. אלקטרודת עכביש EEG ממוקמת על גולגולת החולדה לצורך מדידות EEG על פני השטח. במקביל, מיקרואלקטרודה רב-ערוצית מוחדרת לאזור מסוים במוח דרך חור בגולגולת כדי לרשום פעילות עצבית מאזור מקומי במוח.

הקלטות פוטנציאליות אלקטרואנצפלוגרפיות ומקומיות בו-זמנית בחולדה מורדמת

מקור: Lai, J., et al. רישום אלקטרופיזיולוגי בו זמנית ומיקרו-הזרקות של חומרים מעכבים במוח המכרסמים. J. Vis. Exp. (2015)סרטון זה מדגים טכניקה מבוססת מיקרו-הזרקה להקלטה ועיכוב עצביים בו זמנית בקוליקולוס העליון של החולדה. ההליך כולל מיקוד סטריאוטקסי, קידוח גולגולת והחדרת מזרק, המספק נוירוטרנסמיטר מעכב תוך רישום פעילות עצבית. גירוי אור מעורר פוטנציאל פעולה, בעוד שמיקרו-הזרקת סמים מדכאת את הריגוש העצבי. ככל שרמות המוליכים העצביים יורדות, הפעילות העצבית חוזרת לנקודת ההתחלה, ומאפשרת לחקור הן את העיכוב...

עיכוב פעילות עצבית ואיתור שלה באמצעות אלקטרופיזיולוגיה בחולדה

פרוטוקול זה מתאר שיטה סטנדרטית להדמיה תפקודית בתהודה המגנטית בו זמנית וגירוי מוחי עמוק במכרסמים. השימוש בשילוב של כלים ניסיוניים האמורים, מאפשר החקירה של פעילות במורד הזרם העולמית בתגובה לגירוי חשמלי בכמעט כל יעד במוח.

גירוי מוחי עמוק עם fMRI סימולטני במכרסמים

כאן, אנו יוצרים פיפטה מזכוכית עם פונקציות כפולות: עיכוב מבני מוח עמוקים על ידי הזרקות מיקרו של תרופות וניטור בזמן אמת של השפעותיהן באמצעות הקלטות אלקטרופיזיולוגיות בו זמנית.

אלקטרו הקלטה בו זמנית ומייקרו-הזרקות של סוכנים מעכבים במוח מכרסם

ניתנות הוראות לבנייה בעלות נמוכה והשתלה כירורגית של מונטאז' אלקטרואנצפלוגרפי טרנס-גולגולתי כרוני בצפיפות גבוהה בעכברים. מתוארות גם טכניקות הקלטה, חילוץ ועיבוד אותות.

Electroencephalographic רכישה בצפיפות גבוהה במודל מכרסם שימוש בעלות נמוכה ומשאבי קוד פתוח

פרוטוקול זה מתאר שיטה פשוטה עבור הקלטה בו זמנית של שותף מקומי אלקטרואנצפלוגרם (EEG) ו- multi-למינריות שדה מקומי פוטנציאל עכברוש anesthetized. חור burr בתלמידים הגולגולת עבור הכניסה של microelectrode מוצג לייצר עיוות זניח של האות EEG.

הקלטה בו זמנית של שותף מקומי אלקטרואנצפלוגרם ופוטנציאל שדה מקומי במכרסם

מחקר זה מציג שיטה עבור ההקלטה סימולטני של שדה מקומי פוטנציאל המוח, electrocardiograms, electromyograms, ונשימה אותות של חולדה נעה בחופשיות. טכניקה זו, אשר מפחית את עלויות ניסיוני ומפשטת את ניתוח הנתונים, יתרום להבנה של אינטראקציות בין המוח לבין איברים היקפיים בגוף.

הקלטות סימולטני של פוטנציאל קורטיקלית שדה מקומי, רל, Electromyogram נושם קצב מעכברוש נעה בחופשיות

מאמר זה מספק פרוטוקול פשוט לרכישת נתונים אלקטרואנצפלוגרפיה באיכות טובה (EEG) במהלך EEG בו זמנית הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית על ידי שימוש במוצרים רפואיים זמינים.

רכישה אמינה של נתוני אלקטרואנצפלוגרפיה במהלך אלקטרואנצפלוגרפיה סימולטנית ו-MRI פונקציונלי

כאן, אנו מציגים שני פרוטוקולים לרישום מיקרו-אלקטרוקורטיקוגרפיה בצפיפות גבוהה (μEcoG) בחולדות ועכברים, כולל שיטות כירורגיות, השתלה והקלטה. הקלטות μECoG מבוצעות בשילוב עם הקלטת פוליטרודה למינרית בקליפת המוח השמיעתית של החולדה או עם מניפולציה אופטוגנטית של פעילות עצבית בקליפת המוח הסומטוסנסורית של העכבר.

חקירות רב-ממדיות של עיבוד קליפת המוח על ידי שילוב פוליטרודים למינאריים ואופטוגנטיקה עם מיקרו אלקטרוקורטיקוגרפיה במכרסמים

למדו שיטה לרישום סימולטני של fMRI ואלקטרופיזיולוגיה במוח מכרסמים. טכניקה זו מאפשרת חקירת הקשר בין פעילות עצבית לסיגנל BOLD ושיפור הבנת תפקוד המוח.

FMRI Electrophysiology סימולטני במוח מכרסמים

גלה סרטונים נוספים