포유 동물의 청각 시스템의 기능 연구는 전통적으로 전기 생리학 녹음 등의 공간에 초점을 맞춘 기술을 사용하여 수행되었다. 다음 프로토콜은 기능적 자기 공명 영상을 이용하여 고양이 청각 피질에서 유발 혈역학 활성의 대규모 패턴을 시각화하는 방법을 설명한다.
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이 논문에서
요약
초록
포유류의 청각 시스템에있는 감각 처리의 현재의 지식은 주로 원숭이, 흰 족제비, 박쥐, 쥐, 고양이 등의 동물 모델의 다양한 전기 생리학 연구에서 파생됩니다. 청각 기능의 인간 및 동물 모델 간의 최적 평행선을 그리는 위해서는, 인간의 기능적 이미징 연구 동물 전기 생리학 연구 간의 브리지를 설정하는 것이 중요하다. 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)는 대뇌 피질의 여러 영역에 걸쳐 혈역학 적 활동의 다양한 패턴을 측정 설립, 최소 침습적 방법이다. 이 기술은 널리 인간의 뇌에서 감각 기능을 조사하는 데 사용되는, 인간과 동물 모두에서 청각 처리의 연구를 연결하는 유용한 도구이며, 성공적으로 원숭이와 쥐의 청각 기능을 조사하는 데 사용되었다. 다음 프로토콜은 마취 성인의 청각 기능을 조사하기위한 실험 절차를 설명의 fMRI를 사용하여 청각 피질의 자극 유발 혈역학 적 변화를 측정 고양이. 이 방법은 따라서 포유류의 청각 피질의 종의 독립적 인 기능의 더 나은 이해에 이르는 청각 기능의 다른 모델에서 혈역학 적 반응의 비교를 용이하게한다.
서론
포유류의 청각 처리의 현재 이해는 주로 원숭이 1-5, 흰 족제비 6-10, 박쥐 11-14, 15-19 설치류, 고양이 20 ~ 24에 침략 전기 생리학 연구에서 파생됩니다. 전기 생리 기법은 일반적으로 전극 팁을 둘러싸는 신경 조직의 작은 영역 내에서 단일 및 복수의 뉴런의 활성을 기록하는 세포 외 미소 전극을 이용한다. 광 이미징 및 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)와 같은 기능 영상 방법, 뇌의 여러 공간적으로 서로 다른 지역에 걸쳐 동시 운전 장치 활동의 거시적 관점을 제공하여 세포 녹음에 유용 보완 역할을 설립. fMRI를 혈액 산소 수준의 종속 (BOLD)를 이용하면서 내장 신호 광학 이미징은 표면 조직의 반사 특성의 활동과 관련된 변화를 측정하여 뇌의 유발 활동의 시각화를 용이하게특정 작업 중에 활성 뇌 영역의 자극 - 유발 혈역학 적 변화를 측정 대조적. 광학 이미징 자극 유발 활동 (25)과 관련된 표면 조직의 반사율의 변화를 측정하는 대뇌 피질의 표면에 직접 노출이 필요합니다. 비교에서의 fMRI는 비 침습적이며 그대로 두개골 내에서 대뇌 피질의 표면에 26 ~ 28과 고랑 기반 27, 29 유발 활동을 모두 측정하는 환원 된 혈....
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프로토콜
다음 절차는 고양이가 사용되는 마취 된 어떠한 촬상 실험에 적용 할 수있다. (1.1-1.7 단계, 2.8, 4.1) 특별히 청각 실험에 필요한 단계는 다른 감각 자극 프로토콜을 수용하기 위해 수정 될 수 있습니다.
모든 실험 절차는 웨스턴 온타리오 대학의 동물 관리에 대학위원회의 동물 사용 분과위원회의 승인을받은 동물 관리에 캐나다위원회 (CCAC) (44)에 의해 지정된 지침을 따랐다. 설명 실험 회복 동물 준비에서 약 150 분을 필요로합니다. 실험의 시간 코스는도 1에 도시되어있다.
1. 자극 장비 준비
도 2는 전자 부품 및 MRI 스캐너에서 청각 자극을 생성하기 위해 필요한 해당 연결을 나타낸다. 요구 사항은 F과 같습니다ollows : 컴퓨터, 외장 사운드 카드, 스테레오 파워 앰프와의 fMRI 호환 이어폰 시스템.
- 범용 직렬 버스 (USB) 케이블을 통해 외부 사운드 카드에 청각 자극을 제시하는 데 사용되는 컴퓨터를 연결한다.
- 스테레오 전력 증폭기의 입력 포트에 외부 사운드 카드의 출력 포트를 연결하는 ....
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결과
대표적인 기능 데이터는 7T 수평 구멍 스캐너에서 획득 및 MATLAB에서 통계 파라 메트릭 매핑 도구를 사용하여 분석 하였다. 청각 자극에 강력한 대뇌 피질의 혈역학 적 반응은 지속적으로 기술 된 실험 프로토콜 43을 사용하여 고양이에서 관찰되었다. 그림 6은 블록 설계에서 제시된 30 초 광대역 잡음 자극에 대한 응답으로이 동물의 BOLD 활성화를 보여줍니다. 기준 대 광대역 잡음 (무 자극)의 T-통계지도는 2 이미지 슬라이스 비행기에 대비 청각 피질 (도 6a 및도 6d에 양자 어쿠스틱 유발 활동의 연속 클러스터를 공개, 클러스터 레벨 FWE 교정 임계 값 : P < BOLD 하나의 기능 운전 중 신호,도 6a 및도 6d에 강조 복셀에서 각각 0.05).도 6B 및 6E 쇼 변조. 구형파 일반 선형 모델 착용감, 한 BOLD 신호가 블록의 ON-.......
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토론
청각 기능의 마취 된 동물 모델의 fMRI 실험 설계에서, 다음과 같은 문제가 신중하게 고려되어야한다 : 피질 반응에 마취 (I)의 영향, 배경 스캐너 잡음 (II)의 효과, 그리고 (iii) 최적화 실험 절차의 데이터 수집 단계.
마취 준비 진정 작용의 연장 기간을 생산 및 기능 영상 세션 동안 잠재적 인 머리의 움직임을 최소화하는 중요한 이점을 제공하지만, 마취는 대뇌 피질의 혈류 역학에 영향을 미칠 것으로 알려져 있습니다. 이 프로토콜에서 설명하는 마취는 일반적으로 고양이 청각 46-48과 시각 피질 26-28,42의 기능 영상 (이소 플루 란)의 연구는 각각 전기 생리학 (케타민)에 사용된다. 케타민은 최소 피질 자발적인 활동 49 영향 알려져 있지만 대뇌 대사 따라서 H를 감소시키는 것으로 나타났다10 밀리그램 복용시 쥐의 청각 피질 emodynamic 응답 / 50 kg. 그러나,이 절차.......
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공개 사항
저자는 금융 또는 기타 관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
감사의 글
저자는 MRI 호환 썰매를 디자인 한 사용자 정의 RF 코일 설계 카일 길버트, 케빈 바커의 기여를 인정하고 싶습니다. 이 작품은 건강 연구의 캐나다 연구소 (CIHR), 자연 과학 및 캐나다 (NSERC)의 공학 연구 협의회, 혁신에 대한 캐나다 재단 (CFI)에 의해 지원되었다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Materials | |||
| 아트로핀 황산염 주입 0.5 mg/ml | 서까래 8 제품 | ||
| Acepromazine 5 mg/ml | Vetoquinol Inc. | ||
| 케타민 염산염 100mg/ml | Bimeda-MTC | ||
| 덱스메데토미딘 염산염(덱스도미터 0.5mg/ml) | 오리온 파마 | ||
| 이소플루란 99.9% | Abbott Laboratories | ||
| 리도카인(자일로카인 기관내 10mg/계량 용량) | Astra Zeneca | ||
| 윤활 안과 연고(Refresh Lacri Lube) | 엘러간 Inc. | ||
| 식염수 0.95% | |||
| IV 카테테르 22g(날개) | |||
| IV 확장 세트 | 코단 US Corp. | BC 269 | |
| IV 투여 세트 10 drips/ml | |||
| 기관내관 4.0 | |||
| 가열 패드(Snuggle Safe) | Lenric C21 Ltd. | ||
| 주사기 60 ml | |||
| Equipment | |||
| External sound card | Roland Corporation | Cakewalk UA-25EX | |
| 스테레오 파워 앰프 | Pyle Audio Inc. | Pyle Pro PCAU11 | |
| MRI 호환 인서트 이어폰 시스템 | Sensimetric Corporation | 모델 S14 | |
| 인서트 이어폰용 폼 이어팁 | E-A-R 청각 시스템 | Earlink 3B | |
| 호기말 CO2 모니터 | Nellcor | N-85 | |
| MRI 호환 맥박 산소 농도계 | Nonin Medical Inc. | 모델 7500 | |
| 주사기 펌프 | Harvard 장치 | 70-2208 |
참고문헌
- Kaas, J. H., Hackett, T. A. Subdivisions of auditory cortex and processing streams in primates. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 11793-11799 (2000).
- Kusmierek, P., Rauschecker, J. P. Functional Specialization of Medial Auditory Belt Cortex inthe Ale....
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