명금의 청각 자극 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)

요약

이 문서에서는 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)를 사용하여 가수 뇌에서 청각 자극의 신경 기판의 이미징을위한 최적화 과정을 보여줍니다. 그것은 소리 자극, 피사체의 위치와 fMRI를 데이터 수집 및 후속 분석의 준비에 대해 설명합니다.

초록

새소리의 신경 생물학은 인간의 연설 모델로, 행동 신경 과학 연구의 뚜렷한 영역입니다. 전기 생리학 및 분자 방법은 몇 가지 신경이나 뇌에 따라 혈액 산소 수준 (BOLD) 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)의 많은 부분에서 하나의 자극에 어느 다른 자극의 조사가 모두의 장점을 결합 할 수 있도록하는 반면, 신경 활성을 비교, 즉 한 번에 전체 두뇌의 여러 자극에 의​​해 유도. 명금의 fMRI를 때문에 그들의 두뇌의 작은 크기와 자신의 뼈 때문에 도전 특히 그들의 두개골 중요한 감수성 인공물을 유도, 수많은 공기 구멍을 이용할 수 있습니다. 경사 에코 (GE) BOLD fMRI를 성공적으로 명금 ^1-5 (검토를 위해, ⁶ 참조)에 적용되었습니다. 이러한 연구는 감수성 인공물의 자유 영역입니다 기본 및 보조 청각 뇌 영역에 초점을 맞추었다. 그러나, PROC관심 치찰음이 지역을 넘어 발생할 수 있습니다 뇌 전체 BOLD fMRI를 이러한 이슈에 덜 민감 MRI 시퀀스를 사용이 필요합니다. 이 스핀 에코 (SE) BOLD fMRI를 ^7,8를 사용하여 수행 할 수 있습니다. 이 문서에서는, 우리는 광범위 새소리의 행동 신경 과학에서 연구 15-25그램의 체중 작은 명금입니다 얼룩말 핀치새이 기술 (Taeniopygia guttata)를 사용하는 방법에 대해 설명합니다. 명금에 fMRI를 연구의 주요 주제는 노래 인식과 노래 학습이다. SE의 약한 BOLD 감도 (GE에 비해) 기반 fMRI를 시퀀스는이 기술의 구현은 매우 도전하게 결합 된 자극의 청각 특성.

프로토콜

1. 청각 자극의 준비

1. 7T MR 시스템의 구멍 안에 재생되는 동안 소리 자극을 기록 첫번째로 올려주세요. 보어는 특정 청각 주파수의 향상의 결과 청각 자극을 왜곡 할 수있는 밀폐 된 공간입니다. 그림 1은 강화하고 자석에서 새의 머리의 위치에 만든 화이트 노이즈 우리의 녹음으로 표시 억제 주파수를 사용하여 구멍을 보여줍니다 광섬유 마이크 (Optimic 1160 Optoacoustics). 이 인공적인 개선을 보상하기 위해, 이퀄라이저 기능은 웨이브 랩 소프트웨어를 사용하여 각 자극에 적용됩니다. 최대 진폭 : 우리의 특정 설정에, 함수는 다음 매개 변수를 사용하여 가우시안 커널 구성-20dB : 0.05 옥타브 (우리 시스템의 범위는 2,500-5,000 Hz의에 해당) 3,750 Hz의 폭을 중심으로.
2. 노래 자극이 침묵의 기간과 인터리브 각 조류의 여러 개의 개별 곡을 모티브로 구성됩니다. D이러한 침묵 기간해서 만들었 사운드는 모든 자극에 동일한 침묵의 총량을 유지하도록 조정됩니다. 이 구조는 노래 길이의 자연 내 개인과 개인간 가변성을 절약합니다. 각 자극의 총 길이는 16 초입니다. 각 노래의 강도 측면에서 정규화 전체 자극 (노래와 침묵 기간)에 통합되기 전에 400 Hz로 필터링 제곱 평균 제곱근과 하이 패스....

결과

우리는 여기에서 시각적 얼룩말 핀치 뇌의 청각 자극의 신경 기판을 성공적으로 이미징을위한 절차의 최적화 순서를 발표했다. 첫째, 자극의 청각 자극 결과의 준비를위한 설치 절차는 ON / 블록 패러다임 OFF (그림 2)에 통합 할 수있는과 뇌의 차동 반응을 불러 일으킬 수있는 음압 레벨의 잠재적 차이를 제거하기 위해 정규화되는 . MRI 스캔의 얼룩말 핀치를 준비하고 자석의 내경 (그림 1)에 그것을 배치 한 후, fMRI를이 취득 할 수 있습니다. 또한, 3D 고해상도 이미지 얼룩말 핀치 아틀라스 ^9에 데이터를 표준화하기 위해 수행됩니다. 마지막으로, 데이터의 사전 처리 및 통계 분석의 결과와 (그림 6)의 시각화 할 수 있습니다.

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토론

이 보고서에서, 우리는 마취 얼룩말 핀치새의 청각 자극의 신경 기판의 생체 특성에 대한 자세한에 최적화 된 프로토콜을 설명합니다.

제시된 프로토콜 라인, BOLD fMRI를 사용하여 동물의 뇌 기능 활성화 연구의 대부분은 인수 중에 동물을 마취시키다. 연구 기간 동안 자석 환경과 스캐너 소음을 익숙하게하는 훈련 동물은 시간이 많이 소요 도전하기 때문에 거의 사용되지 수 있지만, 오히려.

마취는 그 생리적 반응에 스트레스에 의한 영향을 최소화하고 신경 반응과 신경 활동과 fMRI를 측정 BOLD 반응 사이의 전송 기능 모두에 동물 처리, 그 효과를 용이하지만 온 -가는 중요한 연구 주제이다 . 따라서 AUD 동안 BOLD 반응에 마취의 효과얼룩말 핀치의 itory 자극은 우리의 실험실 ^2에서 조사 하였다. 따라서, 얼룩말 핀치에 세 널리 사용되는 마취제 - medetomodine, isofl.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
이소플루레인 마취제	이소플로(Isoflo)	05260-05
PC-Sam 하드웨어/소프트웨어	SA-Instruments		http://www.i4sa.com
모니터링 및 게이팅 시스템		1025
MR 호환 소형 설치류 가온 시스템			Model 1025 호환 가능
직장 온도 프로브		RTP-102B	7'', 0.044''
7T MR 스캐너	Bruker Biospin	PHS 70/16
Paravision 소프트웨어		5.1
그라디언트 인서트		BGA9S	400 mT/m, 300A, 500V
경사 증폭기	Copley Co., USA	C256
송신 공진기			내경: 72 mm, 송신 전용, 능동 디커플링
수신 안테나 - 20mm 쿼드러처 마우스 헤드			수신 전용, 능동 디커플링 상태
WaveLab 소프트웨어	스타인버그
Praat 소프트웨어	Paul Boersma, 암스테르담 대학교		http://www.praat.org
비자성 동적 스피커	비자이온, 독일	HK 150
광섬유 마이크로폰	광음향학,	Optimic 1160
소리 증폭기	Phonic corporation	MM 1002a
프레젠테이션 소프트웨어	Neurobehavioral Systems Inc.
MRIcro	크리스 로든		http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/
통계적 파라미터 매핑 (SPM)	웰컴 트러스트 신경영상 센터 (Welcome Trust Centre for Neuroimaging)	8	http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/