수염 자극 중 쥐 배럴 피질의 기능적 자기 공명 분광법

초록

출처: Blanc, J., et al. 수염 활성화 중 쥐 배럴 피질의 7T에서 기능적 자기 공명 분광법. J. Vis. 경험. (2019년)

이 비디오는 수염 자극 중 기능적 자기 공명 분광법을 사용하여 쥐 배럴 피질의 대사 변화를 분석하는 방법을 보여줍니다. 기본 대사 산물 스펙트럼을 자극된 스펙트럼과 비교하여 배럴 피질의 젖산 증가를 감지하여 성공적인 신경 활성화를 확인합니다.

프로토콜

동물 모델과 관련된 모든 절차는 지역 기관 동물 관리 위원회와 JoVE 수의학 검토 위원회에서 검토되었습니다.

1. 혈중 산소 수치 의존적 기능적 자기공명영상(BOLD fMRI) 획득

1. 쥐의 뇌를 똑바로 세우고 이어바를 사용하여 유지합니다. 볼륨 어레이 코일을 쥐의 머리 위에 놓고(그림 1A) 테이프를 사용하여 고정합니다. 에어 퍼프 시스템이 켜져 있을 때 돛이 올바르게 움직이는지 확인하십시오(전후 이동, 회전 없음, 돛의 마찰 없음). 그런 다음 끄십시오.
2. 자석 중앙에 베드와 코일을 삽입합니다. 에어 퍼프 시스템이 켜져 있을 때 침대가 자석 안에 들어간 후에도 돛이 여전히 올바르게 움직이는지 확인하십시오. 그런 다음 끄십시오. 이소플루란에서 메데토미딘으로 완전히 전환합니다(관류 속도: 20μL/min).
3. 국소화 시퀀스(에코 시간, TE = 2.5ms, 반복 시간, TR = 100ms, 평균 = 1; 반복 = 1, 슬라이스 = 1mm, 이미지 크기 = 256 x 256; 시야(FOV) = 50 x 50mm, 스캔 시간 = 12초 800ms)을 사용하여 쥐가 잘 위치하는지 확인하십시오. Localizer 시퀀스 탭을 Instruction 이름으로 드래그하고 Continue를 클릭합니다.
4. T2_Star_FID_EPI(T2* 가중치 자유 유도 붕괴 에코 평면 이미징) 시퀀스 탭을 명령 이름으로 드래그하고 FOV를 뇌 중앙에 놓은 다음 조정 플랫폼 탭을 클릭하여 편집된 스캔 명령을 엽니다. B0 맵을 기록하고 스캔 심으로 진행합니다.
   참고: 자기장 균질성(B0) 맵의 경우 다음 매개변수를 사용합니다. 첫 번째 에코 시간 = 1.65ms; TR = 20ms, 평균 = 1; 플립 각도 = 30°; 에코 간격 = 3.805ms; 슬라이스 = 58mm; 이미지 크기 = 64 x 64 x 64; 시야각 = 58 x 58 x 58mm; 스캔 시간 = 1m 24s 920ms. 스캔 심의 경우 다음 매개변수를 사용합니다: 복셀 선택적 여기 = 유도 에코 획득 모드(STEAM) 가우스 펄스; TE = 5ms; 혼합 시간 = 10ms; 획득 기간 = 204.8ms; 대역폭 = 10,000Hz; 체류 시간 = 50 μs).
5. T2 Star_FID_EPI 시퀀스(TE = 16.096ms; TR = 500ms; 평균 = 1; 반복 = 600; 슬라이스 = 1mm; 4개의 연속 슬라이스; 이미지 크기 = 128 x 128; FOV = 20 x 20mm; 대역폭 = 333,333.3Hz; 스캔 시간 = 5분 00초).
   참고: 트랜지스터-트랜지스터 로직(TTL) 포트로 인해 외부 트리거 신호가 동시에 에어 퍼프 시스템을 시작합니다. 패러다임 = [20초 활성화 + 10초 휴식] x 10, 총 600회 스캔 기간 동안 스캔당 500ms. 슬라이스는 배럴 필드 영역의 중앙에 있습니다.
6. 다른 국소화 시퀀스(5.3단계에서 설명한 것과 동일)를 획득하여 첫 번째 시퀀스와 비교하고 T2_Star_FID_EPI 시퀀스 동안 쥐가 움직였는지 확인합니다.
7. 베드를 초기 위치로 가져오고 볼륨 어레이 코일을 제거한 다음 표면 코일을 연결합니다.

2. 굵은 처리

1. T2 Star_FID_EPI 파일을 열고 이미지 디스플레이에서 T2 Star_FID_EPI 이미지를 읽습니다. FunController라는 기능 컨트롤러의 시작 창을 엽니다.
2. 이 처리 탭에서 기능적 이미징 창을 선택하고 자극 프로토콜(사용된 패러다임에 해당하는 On/Off 기간의 지속 시간 및 교대)을 정의합니다.
3. 프로토콜 창(600프레임의 데이터 세트)을 선택하고 On Period 탭에 40 값을 삽입하고 Off Period 탭에 20 값을 삽입합니다. Invert Attribution 탭을 클릭하고 Stimulation States 슬라이더를 왼쪽으로 드래그하여 값 1을 선택합니다.
4. 전처리 창에서 전처리를 위해 평면의 중앙값 필터를 클릭하고 후처리를 위해 중앙값 필터(2D, 3D)를 클릭합니다.
5. 실행 탭을 클릭하고 커서를 드래그하여 오버레이 조회 테이블을 조정합니다. 활성화된 뇌 영역을 시각화합니다(그림 1B).

3. 양성자 자기 공명 분광법(1H-MRS) 획득

1. 표면 코일을 올바르게 배치하려면 쥐 머리의 위치를 수정하십시오. 표면 코일(그림 1A)이 수평을 유지하고 자석 내부에 있을 때 자석 중심에 위치할 수 있도록 헤드를 회전(시계 방향으로 약 30°)합니다.
2. 표면 코일을 놓고 테이프를 사용하여 쥐의 뇌에 고정하고(그림 2B), 에어 퍼프 시스템이 켜져 있을 때 돛이 올바르게 움직이는지 확인합니다(전후 이동, 회전 없음, 돛의 마찰 없음). 그런 다음 메인 스위치에서 끕니다.
3. 에어 퍼프 시스템이 켜져 있을 때 침대가 자석 안에 있으면 돛이 올바르게 움직이는지 확인하십시오. 그런 다음 끄십시오.
4. 현지화 시퀀스를 사용하여 쥐가 올바르게 배치되었는지 확인하십시오. 매개변수를 다음과 같이 설정합니다: TE = 2.5ms; TR = 100ms; 평균 = 1; 반복 = 1; 슬라이스 = 1mm; 이미지 크기 = 256 x 256; FOV = 50 x 50mm; 스캔 시간 = 12초 800ms.
   1. 현지화 시퀀스 탭을 명령 이름 창으로 드래그하고 계속 탭을 클릭하여 스캔 프로그램을 실행합니다.
5. 뇌 위치 파악이 정확하면 명령 이름 창에서 이완 향상(T2_TurboRARE) 시퀀스를 통한 T2 가중 터보 빠른 획득 탭을 드래그하고 계속을 클릭하여 스캔 프로그램을 실행합니다. 이러한 해부학적 이미지는 이전 BOLD fMRI 획득과 함께 MRS에 대해 1차 체감각 배럴 필드 또는 S1BF에서 복셀의 정확한 위치 파악을 허용합니다.
   참고: T2_TurboRARE 매개변수는 14개 슬라이스, 슬라이스당 2mm, FOV = 2.5 x 2.5 cm, TE = 100 ms, TR = 5,000 ms, 매트릭스 = 128 x 128, 시퀀스 시간 = 2분 40초.
단
6. 열 선택적 재초점(LASER) 시퀀스 탭에 의한 위치 파악을 명령 이름 창으로 드래그하고 복셀(높이 2.5mm, 길이 3mm, 깊이 3mm)을 S1BF 영역의 중앙에 배치합니다.
   1. 쥐 뇌 아틀라스와 BOLD fMRI 향상 기능을 사용하여 T2 이미지에서 영역을 국소화합니다(그림 3). 조정 플랫폼 탭을 클릭하여 편집된 스캔 지침을 엽니다. Wobble 탭을 클릭하고 수신 코일의 임피던스(전자 부하)를 약간 변경하여 조정합니다. 튜닝이 완료되면 적용 탭을 클릭하여 명령어 편집기를 닫고 편집된 명령어의 변경 사항을 적용합니다.
7. B0 맵을 기록하고 심 스캔을 진행한 다음 로컬 심을 수행합니다.
   참고: B0 맵의 경우 다음 매개변수를 사용합니다. 첫 번째 에코 시간 = 1.65ms; TR = 20ms, 평균 = 1; 플립 각도 = 30°; 에코 간격 = 3.805ms; 슬라이스 = 58mm; 이미지 크기 = 64 x 64 x 64; 시야각 = 58 x 58 x 58mm; 스캔 시간 = 1m 24s 920ms. 스캔 심의 경우 다음 매개변수를 사용합니다: 복셀 선택적 여기, STEAM 가우스 펄스; TE = 5ms; 혼합 시간 = 10ms; 획득 기간 = 204.8ms; 대역폭 = 10,000Hz; 체류 시간 = 50μs. 로컬 심의 경우 다음 매개변수를 사용합니다: 물 억제, 가변 전력 및 최적화된 완화(VAPOR) 획득 기간 = 1,363.15ms; 포인트 = 4,096; 대역폭(Hz) = 3,004.81Hz; 대역폭(ppm)(백만분율) = 10ppm; 체류 시간 = 166.40 μs; 스펙트럼 분해능 = 0.37Hz/포인트. LASER 매개변수는 다음과 같습니다: 에코 시간 = 19.26ms; TR = 2,500ms; 평균 = 128 또는 32; 스캔 시간 = 5분 20초 또는 1분 20초; 획득 포인트 = 4,096.
8. 1H-MRS를 수행합니다.
   1. 휴식 기간 동안 먼저 1H-MRS 획득을 시작합니다(4 x 32 LASER 스캔 + 128 LASER 스캔, 스캔당 2,500ms).
   2. 다른 국소화 시퀀스(5.3단계에서 설명한 것과 동일)를 획득하여 기록된 첫 번째 시퀀스와 비교하고 LASER 획득 중에 쥐가 움직이지 않았는지 확인합니다.
   3. 에어 퍼프 시스템을 켜고 레이저 시퀀스(4 x 32 LASER 스캔 + 128 LASER 스캔, 스캔당 2,500ms)를 사용하여 수염 활성화 중에 1H-MRS를 수행합니다(패러다임 = 활성화 20초 및 휴식 10초).
   4. 다시 한 번 현지화 시퀀스를 수행하여 쥐가 움직였는지 확인하십시오.
      참고: 스캔 횟수와 휴식/활성화 기간은 조정 및 수정할 수 있지만 정기적으로 현지화 시퀀스를 수행하여 항상 쥐가 움직이지 않는지 확인하십시오.

결과

그림 1: BOLD fMRI. (A) 볼륨 어레이 코일 배치. 쥐 머리는 수평 위치에 있고 이어바에 의해 막혀 있습니다. 돛이 자유롭게 움직이고 코일이나 MRI 침대에 의해 막히지 않았는지 확인하십시오. (B) 활성화된 왼쪽 배럴 피질의 일반적인 BOLD 신호(빨간색 화살표). 반대쪽 우반구에서 신호가 감지되지 않습니다(파란색 화살표). 임계값은 최대 강도 값의 76.5%로 설정됩니다.

재료