Spettroscopia di risonanza magnetica funzionale a 7 T nella corteccia di canna del ratto durante l'attivazione Whisker

Dopo aver controllato di sangue-ossigeno-livello-dipendente funzionale imaging a risonanza magnetica (fMRI grassetto) che la corrispondente zona della corteccia somatosensoriale barile campo (chiamata S1BF) è correttamente attivato, il principale obiettivo di questo studio è quello di quantificare il contenuto del lattato fluttuazioni nei cervelli del ratto attivati dalla spettroscopia di risonanza magnetica del protone localizzata (¹H-MRS) a 7 T.

Questo metodo può aiutare a rispondere alle domande chiave nel campo della neuro genetica e decifrare i cambiamenti metabolici che si verificano tra il riposo e gli stati attivati. Il principale vantaggio di questa tecnica è seguire questa variazione in vivo in tempo reale in modo non invasivo. In particolare questa tecnica può essere applicata ad animali patologici o geneticamente modificati, ad esempio per determinare il ruolo di una proteina specifica nell'interazione metabolica tra neuroni e lyocelle. Iniziare posizionando un sensore di respirazione sul letto magnetico e trasferendo il topo sul letto magnetico in posizione soggetta a prone con il naso nella maschera isoflurana e con il sensore di respirazione situato tra la gabbia toracica e il letto magnetico. Assicurarsi che i baffi giusti siano liberi e fissare il topo con del nastro adesivo. Utilizzare il nastro adesivo per effettuare una vendita che intrappola tutti i baffi giusti e allineare il tubo flessibile di uscita del sistema di sbuffi d'aria lungo il letto di risonanza magnetica del topo in modo che la parte che esce dal tubo sia perpendicolare e a circa un centimetro e mezzo dalla vendita. Quindi fissare il tubo in posizione con più nastro adesivo. Collegare quindi il tubo di ingresso flessibile da una fonte di aria compressa a un ingresso della valvola di controllo solenoide e il tubo di uscita all'uscita della valvola di controllo solenoide, facendo attenzione che la valvola di controllo solenoide rimanga al di fuori della stanza del magnete. Utilizzare la porta transistor-logica per collegare il dispositivo pulsante alla valvola solenoide e al magnete e configurare il dispositivo in modo che la frequenza di pulsazione sia di otto Hertz, il tempo di pulsazione sia di 20 secondi e il tempo di riposo sia di 10 secondi. Per la stimolazione del baffi posizionare il topo con il cervello in posizione eretta e fissare l'animale con le barre dell'orecchio. Posizionare la bobina dell'array di volumi sopra la testa e fissare l'array con il nastro adesivo. Accendere il sistema di sbuffi d'aria per verificare che la vendita si muova nella direzione anteriore senza rotazione e senza attrito. Quindi spegnere il sistema di sbuffi d'aria e posizionare la bobina finale del letto al centro del magnete. Per la risonanza funzionale dipendente dal livello di ossigeno nel sangue, controllare nuovamente il movimento di vendita e utilizzare una sequenza di localizzazione per confermare che il ratto è ben posizionato. Trascinare la scheda sequenza localizzatore nel nome dell'istruzione e fare clic su Continua. Se la posizione è ok trascinare la scheda della sequenza T2 Star FID EPI nel nome dell'istruzione, centrare il campo visivo al centro del cervello e fare clic sulla piattaforma di regolazione per aprire l'istruzione di scansione modificata. Quindi registra una mappa B0 e inizia la sequenza T2 Star FID EPI. Acquisire un'altra sequenza di localizzazione come appena dimostrato per confrontare con la prima e verificare se il topo si è mosso durante la sequenza T2 Star FID EPI. Quindi riportare il letto nella sua posizione iniziale e rimuovere la bobina dell'array di volumi. Per elaborare le immagini aprire il file T2 Star FID EPI e leggere l'immagine T2 Star FID EPI nella visualizzazione dell'immagine. Aprire la finestra di avvio del controller funzionale e nella scheda elaborazione selezionare la finestra di imaging funzionale. Definire il protocollo di stimolazione e selezionare la finestra del protocollo, impostando il periodo on su 40 e il periodo off su 20.Fare clic sull'attribuzione inverti e trascinare il dispositivo di scorrimento dello stato di stimolazione a sinistra per selezionare un valore di uno. Nella finestra di pre-elaborazione impostare il filtro mediano in chiaro per la pre-elaborazione e il filtro mediano 2D 3D per la post-elaborazione. Quindi fare clic su esegui. Trascinare i cursori per regolare la tabella di ricerca sovrapposta e visualizzare l'area cerebrale attivata. Per posizionare correttamente la bobina di superficie per la spettroscopia di risonanza magnetica protonica o MRS, ruotare la testa di circa 30 gradi in senso orario in modo che la bobina di superficie possa essere posizionata appena sopra la corteccia della canna sinistra in posizione orizzontale e posizionata al centro del magnete quando si trova all'interno del magnete. Collegare la bobina di superficie e fissare la bobina in posizione con il nastro adesivo. Verificare che la vendita possa comunque muoversi correttamente quando il sistema di sbuffi d'aria è aperto. Quindi posizionare il letto nel magnete e controllare nuovamente il movimento di vendita.Confermate la posizione corretta dell'animale con la sequenza di localizzazione come dimostrato e trascinate la scheda sequenza T2-TurboRARE nella finestra del nome dell'istruzione. Quindi fare clic su continua per eseguire il programma di scansione e per consentire la corretta localizzazione del voxel all'interno della corteccia del campo della canna somatosensoriale. Al termine della scansione trascinare la linguetta della sequenza laser nella finestra del nome dell'istruzione e posizionare il voxel al centro dell'area della corteccia del campo della canna somatosensoriale. Fate clic su piattaforma di regolazione per aprire l'istruzione di scansione modificata e fate clic su oscillazione per modificare leggermente l'impedenza della bobina del ricevitore per la sintonizzazione. Al termine dell'ottimizzazione, fare clic su Applica per chiudere l'editor di istruzioni e applicare le modifiche nell'istruzione modificata. Registrare una mappa B0 e avviare l'acquisizione pro diem MRS durante un periodo di riposo. Acquisire un'altra sequenza di localizzazione da confrontare con la prima e confermare che il topo non si è muovi durante l'acquisizione laser. Quindi accendere il sistema di sbuffi d'aria e utilizzare la sequenza laser per eseguire un secondo protone MRS. Eseguire una sequenza di localizzazione finale per verificare se il topo si è spostato prima di riportare il letto nella posizione iniziale. Quindi rimuovere la bobina superficiale e riportare il topo sul banco con monitoraggio fino al pieno recupero. Per elaborare le immagini MRS, aprire la combinazione lineare di spettri di modello o software modello LC e selezionare il tipo di dati e il file appropriati. Fare clic su OK e nella sezione titolo immettere manualmente un titolo e definire parti adeguate per intervallo millilitro. Quindi fare clic su Esegui modello LC per avviare la quantificazione del modello LC. Quando i baffi giusti vengono stimolati utilizzando il sistema di sbuffi d'aria fatto in casa come dimostrato, viene rilevato un segnale BOLD positivo nella corteccia della canna sinistra, chiamato anche campo di barili somatosensoriale. Utilizzando immagini anatomiche di risonanza magnetica e uno schema di atlante cerebrale del ratto, l'area cerebrale attivata visualizzata dalla risonanza magnetica funzionale BOLD consente di posizionare un voxel nell'area del campo della canna somatosensoriale che viene attivata durante la stimolazione del baffo. Quando il paradigma per la stimolazione del baffo è attivato, si osserva un aumento del contenuto di lattato nel campo sinistro della canna somatosensoriale. Per visualizzare meglio le fluttuazioni metaboliche tra periodi di riposo e periodi attivati è possibile eseguire una sottrazione spettrale. Da questo spettro sottratto l'aumento del contenuto di lattato con attivazione cerebrale può essere visualizzato molto più facilmente. Ad esempio in questo ratto il segnale N-acetilaspartato è stato leggermente diminuito. Mentre il picco di lattato è appena rilevato su questo spettro di deconvoluzione in vivo a riposo, il modello LC è stato in grado di quantificare il picco con una buona precisione e Cram