Name: הדמיה תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) עם גירוי שמיעתי בציפורי שיר (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-06-03T08:56:00.000+00:00
Duration: 13 min 5 s
Description: למד הדמיה תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) לחקר עיבוד שמיעתי במוח ציפורי שיר. שיטה זו מאפשרת הדמיה לא פולשנית של אזורי שמיעה ושליטה בשירה בזברה פינץ'.

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

מחקר זה נתמך על ידי מענקים מהקרן לחקר - פלנדריה (FWO, פרויקט מס G.0420.02 וG.0443.11N), קרן הרקולס (מענק מס AUHA0012), פעולות מחקר מרוכזת (מימון GOA) מאוניברסיטת אנטוורפן, ו חסות בחלקו על ידי הנציבות האירופית - FP6 פרויקט דימי, LSHB-CT-2005-512,146 וEC - FP6 פרויקט אמיל LSHC-CT-2,004-503,569 לA.VdL. G.DG וCP הם בחורי דוקטורט של קרן המחקר - פלנדריה (FWO).

1. הכנה של הגירויים שמיעתיים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראשון להקליט את קול לגירויים בזמן שמתנהל בתוך הנישא של מערכת MR 7T. משעמם הוא מקום מוקף שיכול לעוות את הגירויים השמיעתיים וכתוצאה מכך השיפור של תדרי שמיעה מסוימים. איור 1 מציג את התדרים משופרים והמדוכאים, כפי שמוצג על ידי ההקלטות של רעש לבן שנעשה במיקום של הראש של ציפור בתוך המגנט שלנו נשאו באמצעות מיקרופון של סיבים אופטיים (Optimic 1160, Optoacoustics). כדי לפצות השיפור המלאכותי הזה, פונקצית אקולייזר מוחלת על כל גירוי באמצעות תוכנת WaveLab. להגדרה המסוימת שלנו, הפונקציה מורכבת מליבת גאוס עם הפרמטרים הבאים: המשרעת המרבית:-20dB, מרוכז על 3,750 הרץ, רוחב: 0.05 אוקטבות (מקביל לטווח 2,500-5,000 הרץ למערכת שלנו). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגירויים הם השיר מורכבים מכמה מוטיבים שיר אישיים של כל ציפור משולבת עם תקופות של שתיקה. דuration של תקופות השקטות הללו מותאמים כדי לשמור על הסכום הכולל של קול ודממה זהה על כל הגירויים. בנייה זו חוסכת בשונות התוך אישית והבין אישית טבעית באורך שיר. האורך הכולל של כל גירוי הוא 16 שניות. עוצמתו של כל שיר הוא מנורמל במונחים של התאמת שורש ממוצע מרובעת וגבוה לעבור סינון ב 400 הרץ, לפני ששולב בגירוי המלא (שיר ותקופות שקטות). מניפולציות אלו נעשות שימוש בתוכנת Praat. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הניסוי מורכב מON / OFF תקופות לחסום לסירוגין עיצוב שמיעתי גירוי (על בלוקים) עם תקופות מנוחה (מחוץ לגושים) (איור 2). כל בלוק (לסירוגין) נמשך 16 שניות בלבד, אשר תואמת את זמן רכישת 2 תמונות (ראה בהמשך לרכישה). כל סוג גירוי מוצג 25 פעמים, וכתוצאה מהרכישה של 50 תמונות לכל גירוי וכל נושא. סדר הצגת התנאים צריך להיות אקראי בתוך וביןנושאים. סדר אקראי זה של הגירויים יכול להיות מקודד בתוכנת מצגת. </li></ol> 2. הכנת נושא 2.1 נושא וגודל קבוצה כאן אנו מציגים פרוטוקול במיוחד מותאם לשימוש (למבוגרים בלבד) פינק זברה. הבחירה של המינים תלויים בשאלות מדעיות. עם זאת, שיקולים אחרים כמו חוסן ציפור להרדמה יכולים גם להילקח בחשבון. הזברה פינק (Taeniopygia guttata) צריך להיות שוכנו בבתי גידול תחת אור 12 שעות: photoperiod החשוך 12 שעות ויש לי גישה כלרצונך מודעת מזון ומים לאורך כל תקופת המחקר. המספר מינימאלי של אנשים לניסוי הוא 15. מספר זה לוקח בחשבון את הרגישות של fMRI ספין הד והשונות בין הפרט הטבעי של תופעות ביולוגיות שנמדדו בניסוי. 2.2 התקנת ההתקנה והכנה של בעלי החיים (לפירוטשל הציוד המשומש, אנו מתייחסים לרשימה של חומרים כימיים וציוד ספציפיים בסוף המאמר זה) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את מסיכת המקור על מיטת בדיקת MRI של מערכת MR 7T ולחבר אותו למכשיר בקר הגז עם צינורות פלסטיק. פתח את שני בקבוקי גז חנקן והחמצן והפעל את התקן בקר הגז (חמצן קצב זרימה: 200 סמ&quot;ק / דקה; חנקן: 400 סמ&quot;ק / דקה). </li></ol> כאמור, מערכת MR 7T משמשת בהתקנה המוצגת. מערכות אחרות MR עם עוצמות שדה שונות הם גם אפשרי, אבל ב7T תושג פשרה טובה בין יחס אות לרעש ורמה של חפצים רגישים (ראה דיון). בעוצמות שדה גבוהות יותר יחס אות לרעש יגדל יחד עם מידת רגישות של חפצים. <ol start="2" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המערכת המבוקרת המשוב ומכשיר זרימת אוויר חם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטשטש פינק הזברה עם 3% isoflurane בתערובת של חמצן וחנקן על ידי הצגת מקורולתוך המסכה ומחזיק את ראשו כלפי מטה, עד שציפור היא anesthetised באופן מלא. זה יכול להיות מאומת על ידי משיכת הרגל בשקט: כאשר ציפור היא מסומם לחלוטין הרגל לא חזר בו על ידי ציפור. בנוסף, העיניים של ציפור תהיה סגורות בחלקו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להציג את הבדיקה טמפרטורת הביוב להקרין את טמפרטורת הגוף ולנטר את קצב הנשימה על ידי הצבת חיישן פנאומטי מתחת לבטן פינק הזברה. סגור את מעיל כדי לרסן את הגוף של ציפור (איור 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על קצב נשימה בטווח של 40 - 100 נשימות לדקה ולשמור על טמפרטורת גוף קבועה בטווח צר של 40 ± 0.5 ° C. כאשר טווח הנשימה הוא נמוך מדי / גבוה, להתאים את הרמה של הרדמה (% isoflurane) בהתאם. כאשר הבעיה נמשכת, יש להפסיק את הניסוי ובעלי החיים הוסרו מההתקנה על מנת להתאושש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את הרמקולים הדינמיים שאינם מגנטיים בכל צד של ראש הזברה פינק ונגדnect אותם למגבר. ודא שאת החוטים של הרמקולים הובילו מבדיקת הטמפרטורה, כי זה יכול להשפיע על קריאת הטמפרטורה כאשר קרוב מדי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את משטח סליל RF בחלק העליון של ראש הזברה פינק והעמדה פינק הזברה במרכז המגנט (באופן אוטומטי למרכז של סליל השידור שממוקם באמצע של המגנט). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפחית את רמת ההרדמה לרמה של 1.5% isoflurane מעורבבים עם חמצן וחנקן. </li></ol> 3. רכישת נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש סט של sagittal 1, 1 אופקי ו1 (GE) תמונת הסקאוט שיפוע הד העטרה (-טייס תלת רצף) וסטים של תמונות רב חתך אופקיות, העטרה ועל sagittal (הטסת T-2 משוקלל מהיר רכישת רגיעה משופרת ( נדיר) רצף SE) כדי לקבוע את מיקומו של המוח במגנט (איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקטין את הרעש של הדרגתיים על ידי הגדלת הרמפה פעמיהם ל -1,000 μs. </li> &lt;li&gt; הכן את רצף fMRI: T נדיר רצף 2 משוקלל, יעיל TE: 60 אלפיות השני, טוני: 2,000 אלפיות שני, גורם נדיר: 8, FOV: 16 מ&quot;מ, גודל מטריצה: 64 x 32, נטייה: sagittal, עובי פרוס: 0.75 מ&quot;מ עובי, בין פרוסה פער: 0.05 מ&quot;מ, 15 פרוסות המכסות כמעט את כל המוח (איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את פרוטוקול השמיעה (גירויים שמיעתיים ועיתוי של מסירת גירוי) בתוכנת המצגת. פרוטוקול זה מורכב מרצף של פקודות - לייזום של גירויים שמיעתיים ספציפיים - המתבצעים במספר-סריקה ספציפי. בכל חזרות בתוך רצף fMRI, תוכנת הסורק תשלח הדק לתוכנת המצגת השמיעתית אשר בתורו רושמת את מספר הסריקה ומבצעת את הפקודה המתאימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להבטיח שתוכנת המצגת השמיעתית לא לפספס שום הדק מהסורק, פרוטוקול השמיעה הוא יזם ראשון. ברגע שהפרוטוקול טעון באופן מלא, את רצף fMRI הוא התחיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל ניסוי fMRI הוא קדמה הרכישה של 12 תמונות דמה כדי לאפשר את האות מיוחסת לרעש הסורק כדי להגיע למצב יציב לפני שמתחיל גירוי שמיעתי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר רכישת אפס למלא את הנתונים ל64 x 64. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תסתכל (ראשוני) ראשון בתוצאות באמצעות הכלי פונקציונלי של פאראוויזיון (עיבוד אפשרות / הדמיה תפקודית). לחשב את ההפרש בין תגובת BOLD כל על בלוקים ובסיסיים (OFF בלוקים). ניתוח זה נותן אינדיקציה ראשונה של האיכות של הניסוי. אם לא באה לידי ביטוי בהפעלה האזורים השמיעתיים הראשוניים בשלב זה, את ציפור שכנראה לא שומעת / עיבד את הגירויים השמיעתיים עקב בעיות טכניות עם הצגת הגירוי, רמת הרדמה, וכו &#39;צריכה להיות מאומתת ההתקנה והמדידה החוזרת ונשנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלת רצף נדיר 3D האנטומי T2 משוקלל באותו כיוון כמו סריקות fMRI הקודמות ועם TE היעיל: 60 אלפיות השנייה, טוני: 2,000 אלפיות שניים, גורם נדיר: 8, FOV: 16 מ&quot;מ, גודל מטריצה: 256 x 128 x 64. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפס למלא את הנתונים עד 256 x 256 x 256. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את הזברה פינק מהמיטה בדיקת MRI ולתת לו להתאושש מההרדמה בכלוב מתחת לפנס אדום. בדרך כלל, ההתאוששות של פינק זברה אחרי ההרדמה isoflurane הולכת מהר יחסית (5 דק &#39;מקסימאלי). רק לאחר כמה דקות, הציפורים ינסו לקום ופעם אחת ציפור הוא התאושש באופן מלא, זה יהיה לשבת על ענף במקום לשבת בתחתית הכלוב. משך ההרדמה הוא כ 2 שעות לניסוי הנוכחי. הזמן המרבי של ההרדמה isoflurane להחיל פרושים זברה במעבדה שלנו הוא 6 שעות, שלאחריו גם את ציפורים התאוששו בתוך 5 דקות. </li></ol> 4. עיבוד נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המרת MR-נתונים לניתוח או בפורמט Nifti. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בגלל SPM פותח כדי לעבד את נתוני ה-fMRI שנרכשו בבני אדם, כלומר לvoxels של כ 2 מ&quot;מ. הגדרות SPM רבות מותאמות לגודל voxel המשוער זה. אם אחד לא עושה wנמלה כדי לשנות את כל ההגדרות האלה, הדרך הפשוטה ביותר היא להמשיך להגדיל את גודל voxel של נתוני ה-fMRI ציפורים באופן מלאכותי. התאם את גודל voxel בכותרת על ידי הכפלת גודל voxel אמת על ידי 10 באמצעות MRIcro. יש לציין, כי התאמה כאמורה אינה משפיעה על הנתונים בעצמו, לא resampling או כל שינוי אחרים בנתונים מוחל. </li></ol> אלטרנטיבה לכך היא השימוש ב&#39;SPMMouse &#39;שהוא ארגז כלים המאפשרים SPM לפתוח ולנתח את קבצים של כל ממד voxel. הכלי מאפשר &quot;המוח של הזכוכית&quot; SPM להיווצר מכל תמונה, ומתאים באופן אוטומטי כברירת מחדל סולמות אורך המבוססים על הכותרות של קבצי תמונה או נתונים שהוזנו משתמש. לפיכך, ארגז כלים זה עובד בכיוון ההפוך ממה שאנו מציעים. במקום לשנות את גודל voxel של תמונות כדי להתאים בSPM, את הגדרות ברירת המחדל של SPM משתנות להשתמש בתמונות בגדלים שונים voxel. <ol start="3" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליישר מחדש את נתוני ה-fMRI. שיתוף לרשום את בסיס נתוני 3D אנטומי לtהוא סדרת זמן fMRI. לנרמל את נתוני 3D (וסדרת זמן fMRI שיתוף הרשום) לזברה פינק MRI מוח האטלס. להחיל את מטריצת השינוי לבסיס נתוני fMRI. זה יכול להיעשות באמצעות מיפוי פרמטרים סטטיסטי (SPM) 8 תוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחליק את הנתונים עם הקרנל גאוס רוחב 0.5 מ&quot;מ באמצעות SPM8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע ניתוחים מבוססי voxel בעזרת כלים סטטיסטיים SPM8. מודל את הנתונים כקופסה ברכב (לא פונקצית תגובת hemodynamic). להעריך פרמטרים מודל עם אלגוריתם הסיכוי המרבי המוגבל הקלסית. לחשב את ההשפעה הממוצעת של כל גירוי שמיעתי בכל נושא (ניתוח השפעה קבועה) ולאחר מכן לחשב את הסטטיסטיקה כבקשה עבור ניתוחים קבוצתיים (ניתוחים מעורב אפקט). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקרין את מפת הפרמטרים סטטיסטית על הזברה פינק האטלס (איור 5) 9 בSPM8 למקם את ההפעלות התפקודיות (איור 6). </li></ol>

<ol><li>Van Meir, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+properties+of+the+BOLD+response+in+the+songbirds%27+auditory+circuit+during+a+variety+of+listening+tasks%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal properties of the BOLD response in the songbirds' auditory circuit during a variety of listening tasks.</a> Neuroimage. 25, 1242-1255 (2005).</li>
<li>Boumans, T., Theunissen, F. E., Poirier, C., Van Der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+representation+of+spectral+and+temporal+features+of+song+in+the+auditory+forebrain+of+zebra+finches+as+revealed+by+functional+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22The+European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neural representation of spectral and temporal features of song in the auditory forebrain of zebra finches as revealed by functional MRI.</a> The European Journal of Neuroscience. 26, 2613-2626 (2007).</li>
<li>Boumans, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+magnetic+resonance+imaging+in+zebra+finch+discerns+the+neural+substrate+involved+in+segregation+of+conspecific+song+from+background+noise%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Functional magnetic resonance imaging in zebra finch discerns the neural substrate involved in segregation of conspecific song from background noise.</a> Journal of Neurophysiology. 99, 931-938 (2008).</li>
<li>Boumans, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+MRI+of+auditory+responses+in+the+zebra+finch+forebrain+reveals+a+hierarchical+organisation+based+on+signal+strength+but+not+selectivity%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+ONE%22%5BJournal%5D)">Functional MRI of auditory responses in the zebra finch forebrain reveals a hierarchical organisation based on signal strength but not selectivity.</a> PloS ONE. 3, e3184(2008).</li>
<li>Vignal, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+brain+hemodynamic+changes+in+a+songbird%3A+responses+to+hypercapnia+measured+with+functional+MRI+and+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Measuring brain hemodynamic changes in a songbird: responses to hypercapnia measured with functional MRI and near-infrared spectroscopy.</a> Physics in Medicine and Biology. 53, 2457-2470 (2008).</li>
<li>Van der Linden, A., Van Meir, V., Boumans, T., Poirier, C., Balthazart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+in+small+brains+displaying+extensive+plasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Neurosciences%22%5BJournal%5D)">MRI in small brains displaying extensive plasticity.</a> Trends in Neurosciences. 32, 257-266 (2009).</li>
<li>Poirier, C., Van der Linden, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spin+echo+BOLD+fMRI+on+songbirds%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Spin echo BOLD fMRI on songbirds.</a> Methods Mol. Biol. 771, 569-576 (2011).</li>
<li>Poirier, C., Verhoye, M., Boumans, T., Van der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implementation+of+spin-echo+blood+oxygen+level-dependent+%28BOLD%29+functional+MRI+in+birds%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+in+Biomedicine%22%5BJournal%5D)">Implementation of spin-echo blood oxygen level-dependent (BOLD) functional MRI in birds.</a> NMR in Biomedicine. 23, 1027-1032 (2010).</li>
<li>Poirier, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+three-dimensional+MRI+atlas+of+the+zebra+finch+brain+in+stereotaxic+coordinates%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A three-dimensional MRI atlas of the zebra finch brain in stereotaxic coordinates.</a> Neuroimage. 41, 1-6 (2008).</li>
<li>Zhao, F., Wang, P., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+depth-dependent+gradient-echo+and+spin-echo+BOLD+fMRI+at+9.4T%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%3A+Official+Journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Cortical depth-dependent gradient-echo and spin-echo BOLD fMRI at 9.4T.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 51, 518-524 (2004).</li>
<li>Harel, N., Lin, J., Moeller, S., Ugurbil, K., Yacoub, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+imaging-histological+study+of+cortical+laminar+specificity+of+fMRI+signals%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Combined imaging-histological study of cortical laminar specificity of fMRI signals.</a> NeuroImage. 29, 879-887 (2006).</li>
<li>Duong, T. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microvascular+BOLD+contribution+at+4+and+7+T+in+the+human+brain%3A+gradient-echo+and+spin-echo+fMRI+with+suppression+of+blood+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%3A+Official+Journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Microvascular BOLD contribution at 4 and 7 T in the human brain: gradient-echo and spin-echo fMRI with suppression of blood effects.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 1019-1027 (2003).</li>
<li>Lee, S. P., Silva, A. C., Ugurbil, K., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion-weighted+spin-echo+fMRI+at+9.4+T%3A+microvascular%2Ftissue+contribution+to+BOLD+signal+changes%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%3A+Official+Journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Diffusion-weighted spin-echo fMRI at 9.4 T: microvascular/tissue contribution to BOLD signal changes.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 42, 919-928 (1999).</li>
<li>Uludag, K., Muller-Bierl, B., Ugurbil, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+integrative+model+for+neuronal+activity-induced+signal+changes+for+gradient+and+spin+echo+functional+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">An integrative model for neuronal activity-induced signal changes for gradient and spin echo functional imaging.</a> NeuroImage. 48, 150-165 (2009).</li>
<li>Yacoub, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spin-echo+fMRI+in+humans+using+high+spatial+resolutions+and+high+magnetic+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%3A+Official+Journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Spin-echo fMRI in humans using high spatial resolutions and high magnetic fields.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 655-664 (2003).</li>
<li>Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+MRI+of+the+rodent+somatosensory+pathway+using+multislice+echo+planar+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%3A+Official+Journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 55, 316-324 (2006).</li>
<li>Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+MRI+of+the+rodent+somatosensory+pathway+using+multislice+echo+planar+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%3A+Official+Journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 52, 89-99 (2004).</li>
<li>Goloshevsky, A. G., Silva, A. C., Dodd, S. J., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BOLD+fMRI+and+somatosensory+evoked+potentials+are+well+correlated+over+a+broad+range+of+frequency+content+of+somatosensory+stimulation+of+the+rat+forepaw%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">BOLD fMRI and somatosensory evoked potentials are well correlated over a broad range of frequency content of somatosensory stimulation of the rat forepaw.</a> Brain Research. 1195, 67-76 (2008).</li>
<li>Kida, I., Yamamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus+frequency+dependence+of+blood+oxygenation+level-dependent+functional+magnetic+resonance+imaging+signals+in+the+somatosensory+cortex+of+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">Stimulus frequency dependence of blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging signals in the somatosensory cortex of rats.</a> Neuroscience Research. 62, 25-31 (2008).</li>
<li>Poirier, C., Boumans, T., Verhoye, M., Balthazart, J., Van der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Own-song+recognition+in+the+songbird+auditory+pathway%3A+selectivity+and+lateralization%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%3A+The+Official+Journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Own-song recognition in the songbird auditory pathway: selectivity and lateralization.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29, 2252-2258 (2009).</li>
<li>Poirier, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Own+song+selectivity+in+the+songbird+auditory+pathway%3A+suppression+by+norepinephrine%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+ONE%22%5BJournal%5D)">Own song selectivity in the songbird auditory pathway: suppression by norepinephrine.</a> PloS ONE. 6, e20131(2011).</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>
</ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

בדו&quot;ח זה, אנו מתארים פרוטוקול מותאם לאפיון מפורט בvivo של מצעים עצביים של גירוי שמיעתי בפרושי זברה מורדמים. בקנה אחד עם הפרוטוקול שהוצג, רוב מחקרי הפעלת מוח תפקודיים בבעלי חיים באמצעות fMRI BOLD, לטשטש את בעלי החיים בזמן הרכישה. אילוף בעלי חיים להרגיל אותם לסביבת המגנט והרעש של הסורק בתקופות הלימוד הוא גם אפשרי, אלא זמן רב ומאתגר, ולכן העסיק רק לעתים נדירות. <p class="jove_content" style=";text-...

<table><tbody><tr><td>חומר הרדמה איזופלורן (Isoflurane)</td><td>איסופלוון (Isoflavone)</td><td>05260-05</td><td></td></tr><tr><td>חומרת/תוכנת PC-Sam</td><td>SA-Instruments</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.i4sa.com&quot; אנא ספק את הטקסט למקור לתרגום.&quot;_blank">http://www.i4sa.com&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>מערכת ניטור ובחירה (gating)</td><td></td><td>1025</td><td></td></tr><tr><td>מערכת חימום למכרסמים קטנים התואמת MRI</td><td></td><td></td><td>תואם לדגם 1025</td></tr><tr><td>גשש למדידת טמפרטורה רקטלית</td><td></td><td>RTP-102B</td><td>7'', 0.044'' </td></tr><tr><td>סורק MR בעוצמה של 7T</td><td>Bruker Biospin</td><td>PHS 70/16</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת Paravision</td><td></td><td>5.1</td><td></td></tr><tr><td>הכנסה מדורגת (Gradient Insert)</td><td></td><td>BGA9S</td><td>400 mT/m, 300A, 500V</td></tr><tr><td>מגברי גרדיאנט</td><td>Copley Co., USA</td><td>C256</td><td></td></tr><tr><td>מהדדים למשדרים</td><td></td><td></td><td>קוטר פנימי: 72 מ"מ, שידור בלבד, ניתוק פעיל</td></tr><tr><td>אנטנת קליטה - 20 ממ׳ קוואדרטורה Mouse Head</td><td></td><td></td><td>קבלה בלבד, ניתוק פעיל</td></tr><tr><td>תוכנת WaveLab</td><td>שטיינברג</td><td></td><td></td></tr><tr><td>תוכנת Praat</td><td>פול בורסמה, אוניברסיטת אמסטרדם</td><td></td><td>&lt;קישור ל-&quot;http://www.praat.org&quot; מטרה=&quot;_blank">http://www.praat.org&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>רמקולים דינמיים לא-מגנטיים</td><td>ויזיישן, גרמניה</td><td>HK 150</td><td></td></tr><tr><td>מיקרופון סיב אופטי</td><td>אופטואקוסטיקה,</td><td>Optimic 1160</td><td></td></tr><tr><td>מגבר קול</td><td>Phonic corporation</td><td>MM 1002a</td><td></td></tr><tr><td>תוכנה למצגות</td><td>Neurobehavioral Systems Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MRIcro</td><td>כריס רורדן</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/&quot; מטרה=&quot;_blank">http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>מיפוי פרמטרי סטטיסטי (SPM)</td><td>מרכז Wellcome Trust לדימות מוחי</td><td>8</td><td>&lt;קישור ל-&quot;http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/&quot; מטרה=&quot;_blank">http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/&lt;/a&gt;</td></tr></tbody></table>

הדמיה תהודה מגנטית תפקודית (fmri) עם גירוי שמיעתי בציפורי שיר

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) with Auditory Stimulation in Songbirds

נוירוביולוגיה של ציוץ הציפורים, כמודל לדיבור אנושי, היא אזור בולט של מחקר במדעי המוח התנהגותיים. אילו electrophysiology ומולקולרי גישות לאפשר החקירה או גירויים שונים על כמה תאי עצב, או גירוי אחד בחלקים גדולים של המוח, רמת חמצון בדם תלויה (BOLD) דימות תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) מאפשרת שילוב של שני היתרונות, כלומר להשוות את ההפעלה העצבית הנגרם על ידי גירויים שונים במוח כולו בבת אחת. fMRI בציפור שיר מאתגר בגלל גודלו הקטן של המוח שלהם ובגללם את עצמות הגולגולת שלהם ובעיקר מהווה חללי אוויר רבים, גרימת חפצי רגישות חשובות. שיפוע ההד (GE) fMRI BOLD יושם בהצלחה לציפור שיר (1-5 לביקורת, ראה 6). מחקרים אלה התמקדו באזורים במוח השמיעתי הראשוניים ומשניים, שהם אזורים חופשיים של חפצים רגישים. עם זאת, בגלל procהנון של עניין עשוי להתרחש מעבר לאזורים אלה, נדרש כל fMRI BOLD המוח באמצעות רצף ה-MRI פחות רגיש לממצאים אלה. זו יכולה להיות מושגת על ידי שימוש בספין הד (SE) fMRI BOLD 7,8. במאמר זה, אנו מתארים כיצד להשתמש בטכניקה זו בפרושי זברה (Taeniopygia guttata), שהם ציפור שיר קטן עם משקל גוף של 15-25 גרם נחקר רב במדעי מוח התנהגות של ציוץ הציפורים. הנושא העיקרי של מחקרי fMRI על ציפור שיר הוא שיר תפיסה ולמידת שיר. הטבע השמיעתי של הגירויים בשילוב עם רגישות BOLD החלשה של SE (בהשוואה ל-GE) רצפי fMRI מבוסס הופכים את היישום של טכניקה זו מאוד מאתגר.

<html> אנחנו כאן מוצגים ויזואלית רצף אופטימיזציה של הליכים להדמיה מוצלחת של מצעים עצביים של גירויים שמיעתיים במוח פינק הזברה. ראשית, ההליך המתואר להכנה של תוצאות הגירויים השמיעתיות בגירויים שיכול להיות משולב בתוך ON / OFF הפרדיגמה בלוק (איור 2) וכי הם מנורמלים לחסל את ההבדלים פוטנציאליים ברמת לחץ קול שיכול לעורר תגובת ההפרש במוח . לאחר ההכנה פינק הזברה לסריקת MRI ומיקומה לתוך נשא של המגנט (איור 1), ניתן לרכוש fMRI. בנוסף, תמונה ברזולוציה גבוהה 3D ה...

מאמר זה מציג את הליך אופטימלי עבור הדמיה של מצעים העצביים של גירוי שמיעתי במוח ציפור השיר באמצעות תהודה מגנטית תפקודית (fMRI). הוא מתאר את ההכנה של גירויי קול, מיקום של הנושא והרכישה וניתוח שלאחר מכן את נתוני ה-fMRI.

הדמיה תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) עם גירוי שמיעתי בציפורי שיר

הנוירוביולוגיה של שירת הציפורים, כמודל לדיבור אנושי, היא תחום מחקר בולט במדעי העצב ההתנהגותיים. בעוד שאלקטרופיזיולוגיה ו...

המטרה הכללית של הליך זה היא להדגים פרוטוקול מותאם להדמיה מוצלחת של תפיסה ועיבוד קול באזורי השמיעה ובקרת השירה במוח של ציפור שירה. באמצעות MRI תפקודי, מטרה זו מושגת תחילה על ידי הכנת גירויים שמעיים באיכות גבוהה, אשר ניתן לשלב בפרדיגמה של בלוקים (on-off) להצגה בפני הציפור במהלך סריקת MRI תפקודי או fMRI. השלב השני הוא הכנת הציפור לסריקה, תחילה על ידי הרדמה, ולאחר מכן על ידי מיקומה על מיטת בעלי חיים מותאמת, שמונחת לאחר מכן בתוך חור הסריקה של מכשיר ה-MRI. לאחר מכן ניתן לרכוש תמונות fMRI במהלך גירוי שמעי.השלב הסופי הוא עיבוד מקדים של נתוני ה-MRI שנרכשו, כולל נורמליזציה של התמונות לאטלס של התוכי זברה (zebra finch). בסופו של דבר, נעשה שימוש בניתוח סטטיסטי מבוסס ווקסלים (voxel based analysis) כדי לאפשר ויזואליזציה של התוצאות שהתקבלו ואיתור של הפעלות המוחיות שהושרות על ידי הגירויים השמיעתיים. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות נפוצות יותר במחקר של ציפורי דבש, כגון אלקטרופיזיולוגיה, היסטולוגיה וטכניקות של מיפוי מולקולרי, הוא ש-FMRI היא שיטה לא פולשנית in vivo, המאפשרת לחקור את אותו נבדק לאורך זמן ולבחון את המוח כולו בבת אחת, ללא השערה מוקדמת לגבי המיקום של התשתיות העצביות המעורבות בתהליך הנחקר.אנשים שאינם בקיאים בשיטה זו עשויים להיתקל בקשיים, שכן יישום MRI פונקציונלי בעופות שונה מאוד ומאתגר הרבה יותר מאשר שימוש באותה שיטה בבני אדם או במכרסמים. זאת לא רק בשל גודלם הקטן של מוחותיהם של נבדקים אלו, אלא גם משום שגולגולתם מורכבת מחללי אוויר רבים הגורמים לארטפקטים של סוסיבליות (susceptibility artifacts); באמצעות שימוש ברצף spin echo, שפחות רגיש לארטפקטים אלו בהשוואה לרצף gradient, ניתן לבצע הדמיה פונקציונלית של המוח השלם של ציפור השיר ברזולוציה מרחבית טובה מאוד. חור הסורק הוא חלל סגור שעלול לעוות את הגירויים השמיעתיים.לכן, כדי להתחיל בהכנות לפרוטוקול זה, הקליטו את גירויי הקול בזמן שהם מושמעים בתוך פתח המערכת של ה-seven T MR באמצעות מיקרופון סיב אופטי, ואמתו את העיוותים עבור מערכת ה-MRI שבה נעשה שימוש. כאן ניתן לראות את התדרים שהוגברו ואלו שדוכאו, כפי שמופיע בהקלטות של רעש לבן שבוצעו מחוץ לסורק ובמיקום של ראש הציפור בתוך פתח המגנט. כדי לפצות על הגברה מלאכותית זו, החילו פונקציית איקוולייזר על כל גירוי באמצעות תוכנת wave lab עבור ההגדרות המוצגות.בפרוטוקול זה, הפונקציה מורכבת מגרעין גאוסיאני (Gaussian kernel) עם הפרמטרים המוצגים על המסך. כאן, גירויי השירים צריכים להיות מורכבים ממספר מוטיבים של שיר בודדים של ציפור ספציפית, כאשר ביניהם שולבו תקופות של שתיקה; יש להתאים את משך תקופות השתיקה הללו כדי לשמור על כמות זהה של קול ושתיקה בכל הגירויים. האורך הכולל של כל גירוי הוא 16 שניות, מה שמתאים לזמן הרכישה של שתי תמונות FMRI.השתמשו בתוכנת הכנה כדי לנרמל את העוצמה של כל שיר במונחים של matched root means square ולחלץ תדרים נמוכים בעזרת מסנן מעביר גבוה (high pass filter) ב-400 hertz לפני השילוב לתוך גירוי שלם. ניתן לתכנן את הניסוי באמצעות תוכנת הצגה תוך שימוש במבנה בלוקים של on off, שבו תקופות של גרייה שמיעתית יחליפו תקופות מנוחה. כל בלוק צריך להימשך 16 שניות, בהתאמה לזמן הרכישה של שתי תמונות; הציגו כל סוג גירוי 25 פעמים, מה שיוביל לרכישה של 50 תמונות לכל גירוי ולכל נבדק.יש להגריל את סדר הצגת התנאים הן בתוך נבדקים והן בין נבדקים. כמו כן, יש להגדיר את הפרדיגמה הניסויית כך שתקבל טריגרים מהסורק. דבר זה מבטיח שבמהלך הסריקה בכל חזרה בתוך רצף ה-FMRI, תוכנת הסורק תשלח טריגר לתוכנת ההצגה השמעית, אשר בתורה תרשום את מספר הסריקה ותבצע את הפקודה המתאימה.כאן אנו מציגים פרוטוקול המותאם במיוחד לשימוש בפינצ'ים זברה בוגרים. יש לשכן את פינצ'י הזברה בכלובים תחת מחזור תאורה של 12 שעות אור ו-12 שעות חושך, עם גישה חופשית למזון ומים לאורך כל המחקר. המספר המינימלי של פרטים לניסוי הוא 15.מספר זה לוקח בחשבון את הרגישות של spin echo FMRI ואת השונות הבינ-אינדיבידואלית הטבעית של התופעות הביולוגיות שנמדדו בניסוי. כדי להיערך לניסוי, ראשית, חברו את מסכת המקור למכשיר בקר הגז באמצעות צינורות פלסטיק והתקינו אותה על מיטת ה-MRI של מערכת MR בעוצמה של שבע T. פתחו את שני בקבוקי הגז של החמצן והחנקן והפעילו את מכשיר בקר הגז.כמו כן, הפעילו את המערכת בעלת בקרת המשוב ואת מכשיר זרימת האוויר המחומם. לאחר מכן, הרדימו את הזיבר-פינץ' (zebra finch) באמצעות 3% isof fluorine בתערובת של חמצן וחנקן, על ידי הכנסת מקורו למסכה והחזקת הראש עד שהציפור מורדמת לחלוטין. ניתן לוודא זאת על ידי משיכה עדינה של כף הרגל.כאשר העוף נמצא תחת טשטוש מלא, הוא לא יסוג ברגל. בנוסף, עיניו של העוף יהיו עצומות. הכניסו חיישן טמפרטורה לקלואקה כדי לעקוב אחר טמפרטורת הגוף לאורך הניסוי, והניחו חיישן פנאומטי תחת הבטן כדי לנטר את קצב הנשימה.לאחר מכן, הניחו רתמה כדי לקבע את גוף הציפור לאורך כל הניסוי. שמרו על קצב נשימה שבין 40 ל-100 נשימות לדקה ושמרו על טמפרטורת גוף קבועה של 40 מעלות. אם טווח הנשימה נמוך או גבוה מדי, התאימו את רמת ההרדמה בהתאם.אם הבעיה נמשכת, יש להפסיק את הניסוי ולהוציא את בעל החיים מהמערך. כדי לסייע בהתאוששות, מקמו רמקולים דינמיים לא-מגנטיים משני צדי ראשו של ה-zebra finch וחברו אותם למגבר. ודאו שכבלי הרמקולים מרוחקים מגשוש הטמפרטורה, שכן הדבר עלול להשפיע על קריאת הטמפרטורה.כאשר המרחק קרוב מספיק, מקמו את סליל RF הפשטי (surface RF coil) על ראשו של הזיברה פינץ'. לאחר מכן, מקמו את הזיברה פינץ' במרכז המגנט. לבסוף, הפחיתו את רמת ההרדמה ל-1.5% ISO fluorine לפני הסריקה.כדי להתחיל בסריקה, קבעו תחילה את מיקום המוח במגנט. רכשו סט אחד של תמונות scout בעלות gradient ו-echo של פרוסה בודדת במישורים הסגיטלי, האופקי והקורונלי, וכן תמונות scout של מספר פרוסות המשמשות לאחר מכן למיקום הסריקות הפונקציונליות. לאחר מכן, הפחיתו את הרעש של הגרדיאנטים על ידי הגדלת זמני ה-ramp שלהם ל-1000 microseconds.בשלב הבא, הכינו רצף fMRI המשוקלל ל-T2 מסוג rapid acquisition relaxation enhanced, המכונה גם rare. הגדירו 15 פרוסות סגיטליות המכסות כמעט את כל המוח. כעת, בחרו בפרוטוקול השמע בתוכנת ההצגה כדי להבטיח שתוכנת הצגת השמע לא תפספס אף טריגר מהסורק.הפעילו תחילה את הפרוטוקול השמיעתי. לאחר שהפרוטוקול נטען במלואו, התחילו את רצף ה-FMRI. לפני כל ניסוי FMRI יש לבצע רכישה של 10 תמונות דמי (dummy images) כדי לאפשר לאות להגיע למצב יציב לפני תחילת הגירוי השמיעתי.לאחר השלמת הרכישה, בצעו אפס. השלימו את הנתונים ל-64 על 64. כדי לקבוע את איכות הנתונים, בצעו סקירה ראשונית של התוצאות באמצעות הכלי הפונקציונלי.בתוכנת ParaVision, חשבו את תגובת ה-BOLD הדיפרנציאלית בין כל בלוקי הגירוי (on blocks) לבין קו הבסיס (baseline). אם לא נצפתה אקטיבציה באזורי השמיעה הראשוניים, ייתכן שהציפור לא שמעה או עיבדה את הגירויים השמיעתיים בשל בעיות טכניות או רמת ההרדמה. יש לאמת את ההגדרות ולחזור על המדידה.לאחר רכישה פונקציונלית, בצעו רצף T2-weighted אנטומי תלת-ממדי באותה אוריינטציה כשל סריקות ה-fMRI הקודמות. לאחר מכן, בצעו zero-fill לנתונים אלו לרזולוציה של 256x256x256.לבסוף, הוציאו את פינקש הזיברה ממיטת ה-MRI ואפשרו לו להתאושש מההרדמה בכלוב תחת מנורת חימום. בדרך כלל, ההתאוששות של פינקש זיברה מהרדמה ב-ISO fluorine אורכת פחות מחמש דקות. לאחר מספר דקות בלבד, הציפור תנסה לעמוד, וברגע שהציפור תהיה בהתאוששות מלאה, היא תעמוד על ענף במקום לשבת בתחתית הכלוב, וניתן יהיה להתחיל בעיבוד הנתונים.ראשית, המירו את נתוני ה-MR לפורמט analyze או nifty. לאחר מכן, לפני תחילת עיבוד הנתונים ב-SPM, יש להתאים את נתוני ה-FMRI של הציפורים על ידי הכפלת גודל הווקסל ב-10. מאחר שתוכנת ניתוח ה-FMRI פותחה לעיבוד נתוני FMRI שנרכשו מבני אדם, הדרך הפשוטה ביותר להתקדם היא להגדיל באופן מלאכותי את גודל הווקסל של נתוני ה-FMRI של הציפורים באמצעות תוכנת MRI Crow.שימו לב כי התאמה זו אינה משפיעה על הנתונים עצמם. לא בוצע דגימה מחדש או כל שינוי אחר בנתונים. בשלב הבא, הנתונים שנרכשו עוברים עיבוד מקדים.בעזרת SPM eight, בצעו תחילה יישור מחדש (realignment) של נתוני ה-FMRI וביצעו רישום משותף (coregistration) של מערך הנתונים האנטומיים התלת-ממדי לסדרת הזמנים של ה-FMRI. לאחר מכן, נרמלו את הנתונים התלת-ממדיים ואת סדרת זמני ה-FMRI שעברה רישום משותף לפי האטלס של מוח זברה-פינץ' (zebra finch brain MRI Atlas).החיל את מטריצת הטרנספורמציה על מערך נתוני ה-FMRI והחלק את הנתונים באמצעות גרעין גאוסי של 0.5 millimeter. לאחר מכן, בצע ניתוח סטטיסטי מבוסס ווקסלים ב-SPM eight, תחילה ברמה של הציפורים הבודדות, ולאחר מכן ניתוח ברמת הקבוצה. לבסוף, כדי להמחיש את התוצאות ולאתר את ההפעלה הפונקציונלית, השליך את המפה הפרמטרית הסטטיסטית על אתלס הזיברפינץ', אתלס המוח התלת-ממדי ברזולוציה גבוהה של הזיברפינץ'; הקואורדינטות הסטריאוטקטיות ששימשו בניתוח המתואר של תוצאות ה-FMRI של הזיברפינץ' תוכננו לניסוי זה במעבדת ה-Bioimaging, במערך נתוני ה-MRI Atlas.תיחומי המוח ותיחומי הגרעינים זמינים באופן חופשי דרך האתר המופיע כאן. כאן מוצג מבט צדי של ייצוג תלת-ממדי של ההמיספירה השמאלית, עם מבנים מתוחמים מהאטלס המוקרנים על החתך המיד-סגיטלי שלה. כאן ניתן לראות דוגמה לתגובת BOLD ב-fMRI באזור השמיעתי הראשוני, שדה L, ובאזורים שמיעתיים משניים סמוכים, אשר עוררו על ידי גירויים שמיעתיים שונים בהשוואה למצב המנוחה.ערכי T מקודדים בצבעים על פי הסולם המוצג בדמות, ורק ווקסלים שבהם נמצא כי מבחן T הוא מובהק מוצגים. זוהי דוגמה נוספת לניסוי FMRI בתוכי זברה. התמונות מראות תגובות סלקטיביות לשירת הציפור באזורי המוח XMLD ו-HVC.המספרים שמתחת לתמונות מציינים קואורדינטות במילימטרים מקו האמצע. סימן חיובי מציין כי הפרוסות והתוצאות הסטטיסטיות הן מההמיספירה הימנית. ניתן להתאים בקלות את הפרוטוקול המתואר בסרטון זה ליישומים בציפורי שיר אחרות, כגון זרימורים.זוהי דוגמה לתוצאות של ניסוי FMRI כזה. בזרינק, הדמות מראה הפעלות שנוצרו על ידי גירויים שמיעתיים לעומת מנוחה באותו פרט לאורך עונות השנה. היישום והאופטימיזציה של MRI תפקודי בציפורים שרות פותחים נתיבי מחקר חדשים בתחום המחקר של ציפורים שרות.כבר הוכח כי זוהי טכניקה בעלת ערך עבור ניתוח ניסיוני של תהליכים קוגניטיביים, סנסוריים ומוטוריים מורכבים העומדים בבסיס התקשורת הקולית במודלים בעלי חיים אלו. בנוסף, הודות לאופיה הבלתי פולשני ולגישתה המקיפה את כל המוח, ניתן להשתמש ב-FMRI כשיטה משלימה להספק מידע עבור שיטות פולשניות ומקומיות המבוצעות בנפוץ יותר. המספר הגדל של ניסויי FMRI בציפורי שיר מעיד על ישימותה לשאלות מחקר קוגניטיביות, ומאמץ עתידי שיש להשקיע כדי להרחיב עוד יותר את ניסויי ה-MRI מעבר לעיבוד שמיעתי, שהוא תהליך שנותר פעיל תחת הרדמה, הוא השימוש בנבדקים ערים שהתרגילו לפרוטוקול ההדמיה.דבר זה עשוי להציע אפשרויות מחקר חדשות שבהן ציפורים יוכלו להשתתף באופן פעיל בניסויי EMI, ושבהן ניתן יהיה להשפיע באופן ניסויי על קשב הציפורים.

functional-magnetic-resonance-imaging-fmri-with-auditory-stimulation

Research

JoVE Journal

Behavior

התנהגות

עיבוד שמיעתי הוא בסיס לדיבור ועיבוד הקשורים למוסיקה. גרייה מגנטית (TMS) שמשה בהצלחה ללמוד מערכות קוגניטיביים, חושיות ומוטוריות, אך רק לעתים נדירות יושמה לאודישן. כאן אנו חקרנו TMS בשילוב עם סורק תהודה מגנטי תפקודי כדי להבין את הארגון התפקודי של קליפת המוח השמיעתי.

מיפוי לאחר הלוואי של תטא Burst גירוי בקורטקס השמיעתי האנושי בהדמיה תפקודית

הטכניקה מתוארת בהרחבה על פתיחת מחסום דם מוח של עכבר באמצעות microbubbles ו אולטרסאונד. באמצעות טכניקה זו, מנגן יכול להינתן למוח עכבר. כי הוא מנגן חומר ניגוד MRI שמצטבר בנוירונים depolarized, גישה זו מאפשרת הדמיה של הפעילות העצבית.

הדמייה תפקודית באמצעות שיבוש Ultrasonic הדם למוח הגדר מנגן משופרת MRI

מקור: } גלנצ'יק-צ'אן, א.,  ואחרים. הדמיית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) של קליפת המוח הראייתית עם גירוי רטינוטופי בתצוגה רחבה. J. Vis. Exp. (2023).  הסרטון מדגים דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) של קליפת המוח הראייתית כדי למפות פעילות בהתבסס על רמות החמצון בדם. תמונות MRI מבניות נרכשות כהפניות אנטומיות, ולאחר מכן סריקות fMRI. גירויים חזותיים מוצגים כדי להפעיל נוירונים רטינוטופיים בקליפת המוח הראייה. דרישת האנרגיה המוגברת של נוירונים מגורים אלה מניעה את זרימת הדם המחומצן, מפחיתה דאוקסיהמוגלובין...

הדמיית תהודה מגנטית תפקודית תלויה ברמת החמצן בדם של קליפת המוח הראייתית

אנו מתארים את התכנון וההרכבה של אוזניות מתאימות להחלפת המשוב השמיעתי הטבעי של ציפור שיר עם אות אקוסטי מניפולציות מיניאטורי. חומרת עיבוד צליל מקוונת משמשת כדי לתפעל תפוקת שיר, להציג את טעויות בזמן אמת במשוב שמיעתי דרך האוזניות, ולנהוג למידה מוטורית ווקאלי.

, מערכת אוזניות קלה משקל מבוססת על מניפולצית משוב שמיעתי בציפורי שיר

מחקרים תפקודיים של מערכת השמיעה אצל יונקים באופן מסורתי שנערכו תוך שימוש בטכניקות מרחבית ממוקדות כגון קלטות אלקטרו. הפרוטוקול הבא מתאר שיטה של ​​הדמיה דפוסים בקנה מידה גדולה של פעילות המודינמית עוררה בחתול השמיעתי קליפת המוח באמצעות תהודה מגנטית תפקודית.

הדמיה תפקודית של השמיעתי Cortex בחתולים בוגרים באמצעות גבוהה שדה fMRI

הקורלציה העצבית של הקשבה למרווחים עיצורים ומרוחקים נחקרה באופן נרחב, אך המנגנונים העצביים הקשורים בהפקת אינטרוולים עצביים ומרוחקים פחות ידועים פחות. במאמר זה, בדיקות התנהגותיות ו- fMRI משולבות במרווחי הזיהוי והזמרה של המרווח לתיאור מנגנונים אלה.

FMRI מיפוי של פעילות המוח קשורה הייצור ווקאלי של עיצורים ומרווחים דיסוננט

מאמר זה מספק סקירה של תוכנית מיפוי המוח רב מודאלי שנועד לזהות אזורים של המוח התומכים פונקציות קוגניטיביות קריטי בחולי נוירוכירורגיה בודדים.

טרנסלtional מיפוי המוח באוניברסיטת רוצ'סטר המרכז הרפואי: שמירה על המוח דרך מיפוי המוח אישית

פיתחנו טכניקות למיפוי תפקוד קליפת המוח הראייתית תוך ניצול גדול יותר של שדה הראייה ממה שנהוג להשתמש. גישה זו יש פוטנציאל לשפר את ההערכה של הפרעות ראייה ומחלות עיניים.

דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) של קליפת המוח הראייתית עם גירוי רטינוטופי רחב

כדי לחקור את האבולוציה של השפה, חשוב להשוות מנגנונים מוחיים בבני אדם לאלה של פרימטים לא אנושיים. פיתחנו שיטה למדידה לא פולשנית של אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) של חיות ערות. זה מאפשר לנו להשוות ישירות נתוני EEG בין בני אדם לבעלי חיים לטווח ארוך מבלי לפגוע בהם.

מדידות אלקטרואנצפלוגרפיה במרמוסטים ערים האזנה לקולות ספציפיים 

Electroencephalography סימולטני (EEG) ודימות בתהודה מגנטית תפקודית (fMRI) הוא כלי רב עוצמה הדמייה. עם זאת, בתוך סורק MRI יוצר סביבה קשה להקלטת נתוני ה-EEG ובטיחות יש לקחת בחשבון בכל פעם שהפעלת ציוד EEG בתוך סורק. כאן, אנו מציגים פרוטוקול רכישת נתונים EEG-fMRI מותאם.

הנוהג קיים הטוב ביותר לקבלת נתונים EEG באיכות גבוהה במהלך fMRI סימולטני

למד הדמיה תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) לחקר עיבוד שמיעתי במוח ציפורי שיר. שיטה זו מאפשרת הדמיה לא פולשנית של אזורי שמיעה ושליטה בשירה בזברה פינץ'.

הדמיה תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) עם גירוי שמיעתי בציפורי שיר

גלה סרטונים נוספים