ラットにおける安静状態機能磁気共鳴画像データの取得

安静状態機能磁気共鳴画像法、または休止状態fMRIは、休止状態の非タスク状態で脳機能を研究する方法としてますます一般的になっている。技術の進歩により、安静状態のfMRIをげっ歯類モデルでの使用に適応させることができ、疾患状態の基礎となるメカニズムを明らかにするために使用することができます。ここで説明するプロトコルは、低用量のイゾフルランと低用量のデキスメデトミジンを組み合わせ、高品質のデータ取得と脳ネットワーク機能の保存を可能にする。

この方法はまた、自然呼吸とほぼ正常な生理学を最大5時間可能にする。このビデオでは、麻酔、動物の誘導と準備、動物のセットアップ、解剖学的スキャンの取得、および休息状態スキャンの取得の4つの異なる段階でラットの生理学のモニタリングをカバーし、その後のデータの品質評価をカバーしています。吸入麻酔薬を供給するシステムを使用して、すべての必要な領域から廃棄物ガスを清掃し、30%酸素濃縮空気中の2.5%イオブルランで麻酔を誘導します。

動物が麻酔されたら、チャンバーから取り出し、動物の重量を量り、準備スペースの加熱パッドのノーズコーンに置き、2.5%イオブルランに残ります。乾燥を防ぐために、眼用潤滑軟膏を各目に塗布してください。つま先ピンチ応答の欠如によって麻酔の深さを確認し、バリカンを使用して、尾の真上の動物の背中の下腰部の2インチの正方形の領域で2インチを剃ります。

25ゲージ針を用いて腹腔内注射を行い、1キログラム当たり0.015ミリグラムを腹部の右下象限に投与する。準備スペースから動物のクレードルへのイオブルランの流れを切り替える。動物の揺りかごに動物を移動します。

ラットの前歯をしっかりと噛み付くバーに入れます。鼻の上に鼻コーンを押して、しっかりとフィットするようにします。ノーズコーンが下顎を覆っていない場合、パラフィルムは鼻コーンの周りに密閉しながら優しく顎を閉じて保持するために使用することができます。

呼吸パッドを動物の腹部の下にリブケージの下に置き、呼吸波形が呼吸の中心となる深いトラフを示すまで位置を変更します。呼吸が毎分40回未満の場合、麻酔の次の段階に移動します。その耳棒を外耳道に挿入して、動物の揺りかごの中でラットの頭を安定させる。

一度配置したら、一口バーを前方に引っ張り、頭が動かないことを確認します。必要に応じて、ノーズコーンとパラフィルムを取り付け換えます。温度プローブを、あらかじめ潤滑された使い捨て可能なプローブカバーに挿入します。

温度プローブを約1/2インチの直腸にそっと挿入し、医療テープで尾部のベースにテープで貼ります。パルスオキシメータクリップを後足の中足領域に置き、光源が足の底に置かないようにします。クリップの回転は信号に影響を与える可能性があるため、足とクリップを直立に保つためのホルダーを作成すると、安定性が向上します。

デキセメデトミジンの1時間当たりキログラム当たり0.015ミリグラムの注入率を計算する。薬剤ポンプを計算された注入速度に設定し、注入ラインを満たします。アルコール拭き取りを使用して、剃った部分をきれいにして、迷子の髪を取り除きます。

尻尾のベースの上に約 2 本の指幅の皮膚をつまみます。注入線の針の1/3をテントの皮膚に挿入します。3インチの広い医療テープで針を皮膚に固定します。

ラットの向こう側に最初の広い医療テープの2番目の部分を置き、動物のゆりかごの両側に取り付けます。強磁性針がスキャン中の動きを防ぐために十分に固定されている重要です。皮下デクスメデトミジンの注入を開始します。.

ラットの鼻の橋の上にガーゼを置き、コイルのレベルサーフェスを作成します。MRI信号を妨げない紙テープを使用して、コイルをラットの頭に固定し、脳の上に中央に配置します。動物の上にペーパータオルを置き、実験室のテープで動物の揺りかごに固定します。

空気加熱システムを使用する場合は、プラスチックシートをクレードル全体に巻き付け、暖かい空気を含めます。動物を穴に移動し、磁石を調整します。イオブルランを1.5%に減らし、呼吸を1分あたり約45~50回に安定して増加させます。

解剖学的スキャンの間、このレベルに留まる。脳が磁石アイソ中心に合致していることを確認するために、FLASHローカライザースキャンを使用します。動物の位置を変更し、必要に応じて繰り返します。

高解像度のRAREローカライザースキャンを実行し、このスキャン出力を使用して、脳全体を中心とした15個の矢状スライスを整列させます。中央の矢状スライスを使用して、中心軸スライスを、暗いスポットとして表示される前部コミュシュアのデシケーションに合わせます。後で休止状態スキャンで使用するスライス オフセットに注意してください。

フラッシュとRAREの両方の軸プロトコルを使用して23のスライスを取得し、スキャン後の分析中に共通空間への登録を支援します。プレスシーケンスを使用して脳全体を横切ってシム。解剖学的スキャンを完了した後、イソフルランを0.5〜0.75%調整に減らし、動物の呼吸が毎分60〜65呼吸になるように調整します。

安定性を確保するために、休止状態のスキャンを開始する前に、少なくとも10分間このレベルを維持してください。生理学が安定している場合、解剖軸シリーズと同じスライスオフセットを使用して15スライスEPIスキャンを取得します。各休止状態スキャンが完了したら、独立したコンポーネント分析を使用して品質を確認し、データを空間コンポーネントと時間コンポーネントに分解します。

少なくとも3つの高品質な休止状態スキャンを取得します。スキャンが完了したら、イゾフルランを2%に増やし、皮下デクスメデトミジンの注入を停止します。マグネットボアから動物のクレードルを取り出し、動物を準備スペースに戻します。

25ゲージの針を使用して、希釈されたアティパメゾール溶液の1キログラム当たり0.015ミリグラムをラットの後ろ足筋に注入する。ラットを暖房パッドの上のホームケージに戻し、動物が歩行するまで監視します。独立したコンポーネント分析を使用して、各休止状態スキャンに続く安定性を評価します。

ここに示すのは、非常に高い安定性の例です。空間的には、コンポーネントの地域性が高いことに注意してください。中央パネルに示されたタイムコース内では、信号は安定しており、予測できないので、真の脳活動を示しています。

下部の電力スペクトルは主に低周波数を示しています。ここに示されているのは、同じスキャンからのノイズ成分です。パワースペクトルの非地域性、高周波時間の経過、および単一の高周波ピークに注意してください。

ノイズ成分は、スキャン後の解析時にノイズ除去する必要があります。最後に、この成分は麻酔が安定していなかったスキャンからである。表示される時間コースは可変で不規則です。

これが起こると、麻酔プロトコル、一般的にノーズコーンの天井と廃棄物ガスの清掃に改善が必要です。動物の安定性は、物理的にも生理的にも、高品質の安静状態データを得るための鍵である。動物は麻酔の次の段階に移動する前に確立された生理学的閾値を満たすことが不可欠です。

この生存技術に従って、休止状態fMRIは、実験操作と組み合わせて縦断的研究で使用することができ、疾患モデルを探索する。このプロトコルで利用されるデキスメデトミジンとの低用量イゾフルランの組み合わせは、その安静状態でげっ歯類の脳をイメージングすることに興味を持っている研究者のための前臨床試験の多種多様を可能にします.