Name: 초음파 혈액 - 뇌 장벽 파괴 및 망간 향상된 MRI를 사용하여 기능성 Neuroimaging (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-07-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: 학습하세요 초음파와 마이크로버블을 이용해 혈액-뇌 장벽을 개방하고 망간을 투여하여 쥐의 신경 활동을 MRI로 촬영하는 방법을. 이 기술은 비침습적 뇌 기능 매핑에 활용됩니다.

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모든 작품은 VIVO 현미경에 대한 공작 센터, NIH / NIBIB에서 수행되었다 국립 바이오 메디컬 기술 리소스 센터 (P41 EB015897)와 NCI 작은 동물 이미징 자원 프로그램 (U24 CA092656). 추가 지원은 NSF 대학원 연구 원정 (2,003,014,921)에서 제공했습니다.

1. 초음파 시스템 조립 및 보정 <ol><li> 초음파 시스템은 2 MHz의 범위에서 마우스 두뇌와 중심 주파수를 충당 하고도 다양한 직경을 가진 단일 요소 초음파 변환기로 시작합니다. 변환기가 초음파 펄스 시퀀스를 생성 신호 발생기에 연결된 50 DB-전력 증폭기에 의해 구동된다. </li><li> 초음파 시스템의 음향 압력을 보정하려면 결과 음향 압력에 적용된 전압을 관계하는 수중 처음기을 사용합니다. 수중 처음기 이상의 수조에 변환기를 배치합니다. 변환기에 간단한 펄스 (예 : 10 Hz의 펄스 반복 주파수와 트랜스 듀서의 주파수에서 10 사이클 사인파) 적용합니다. 변환기의 자연 포커스 (우리 13mm 직경 2.15 MHz의 변환기에 대한 약 60 ㎜)에서 초음파 빔의 중심에 있어야 정상 응답을 찾기 위해 3 축 번역 단계를 사용하십시오. </li><li> 울렸다 통해 여러 측정 만들기시스템의 선형성을 확인하기 위해 입력 전압의 전자 (예 : 50-400 MV PP). 입력 전압과 음향 압력 사이의 관계를 추정하는 간단한 선형 회귀를 사용하십시오. 저희 시스템에서는 258 및 167 MV PP의 입력 전압은 0.52와 0.36 MPA의 피크 - 부정적인 음향 압력에 통신을. </li><li> 프로그램 신호 발생기를 50,000 버스트 당 사이클 및 64 MS의 버스트주기와 변환기 주파수에서 sinusoidal 펄스의 파열 구성된 초음파 펄스 시퀀스를 생성합니다. 교정 측정을 바탕으로 변환기의 자연 초점의 중심에서 0.36 MPA의 피크 - 부정적인 음향 압력을 생성하는 펄스 진폭을 설정합니다. </li></ol> 2. 시약을 준비한다 <ol><li> 100 밀리미터 (300 mOsM) 및 필터 소독의 농도에서 살균 물에 망간 염화물 tetrahydrate (MnCl 2 · 4H 2 O)를 해산. </li><li> &quot;activati​​n 의해 perflutren 지질 microspheres를 생산G는 &quot;45의 제조 업체에서 제공한 교반기의 약병. 실험 하루 들면, 하나의 약병은 하루를 시작할 때 한 번만 활성화와 하루의 휴식을위한 재활 성화없이 사용할 수 있습니다. </li><li> microsphere 행정에 바로 전에, microspheres를 resuspend 위해 1 분 동안 손으로 유리병을 선동하다. 이것은 남아있는 microbubbles를 저하로 병을에서 microbubbles을 철수하면, 유리병으로 실내 공기를 주입하지 않습니다. 오늘의 마지막 사용 때까지 유리병을 남겨 후 냉장고에 보관. 이런 방식으로 유지, 하나의 약병은 몇 일간 지속될 수 있습니다. 이전 이후 일 처음으로 사용, 교반기에 저장된 약병을 다시 활성화. </li></ol> 3. 동물 준비 <ol><li> 코 콘에 의해 전달, isoflurane과 동물을 마취. 코 콘 장치는 동일한 위치에 각 시간에 정확하고 안정 동물의 머리를 해결할 수 있도록 설계되어야합니다. 우리 장비가 15 일 안에 머리를 유지전자 Paxinos 뇌 아틀라스 16에 사용되는 &#39;두개골 - 플랫 &quot;위치 (즉, 지느러미 두개골 표면이 수평입니다.) 85 125 숨을 당 분 간의 호흡 속도를 유지하기 위해 마취를 적정하다. 가열 램프 또는 파열된 공기를 사용하여 체온을 유지합니다. 윤활제로 눈을 보호합니다. </li><li> 전기 트리머를 사용하여 마우스 두피에서 머리카락을 제거합니다. </li><li> 꼬리 정맥 카테터와 intraperitoneal (IP) 카테터를 놓습니다. 생존 연구의 경우 적절한 무균 기술을 사용해야합니다;이 기사에 대한 동영상에서 시연 IP 카테터 배치는 아닌 생존 실험에 적합합니다. </li><li> 의 연결을 자극 실험에 필요한 추가 준비를합니다. 배럴 필드 피질의 vibrissae 자극 매핑을 보려면 자극적 뿌리 주위를 둘러싸고있는 피부가없이 가장 가까운 가능한 피부 표면 vibrissae를 잘라 해부 현미경과 microsurgical 가위를 사용합니다. </li><li> 의 장소 초음파 젤두피 후 머리쪽으로 얇은 플라스틱 시트 (예, 7.6 μm의의 쓰레기통 라이너)에 의해 포함된 낮은 물이 칼럼. 초음파 젤에 갇혀받을 모든 공기 방울을 밀어 솜 스쳐 면봉으로 물 기둥을 통해 도달. 직접 마우스 뇌 이상의 물을 열에 자연 초점 거리 (58 ㎜)에 초음파 변환기를 배치하고, 모든 갇힌 공기 방울을 제거하려면 손가락 팁 함께 변환기를 닦아냅니다. </li></ol> 4. Microbubbles 및 울트라 사운드 (BOMUS)와 혈액 - 뇌 장벽 개관 <ol><li> 0.5 mmol / kg IP의 복용량에서 망간 용액의 intraperitoneal 주사를 줘. 망간가 흐름, 그리고 (그림 1)은 배포할 수 있도록 10 분 정도 기다려야하지 않도록 intraperitoneal 카테터를 쏠. </li><li> BBB를 열려면 꼬리 정맥 카테터를 통해 perflutren 지질 microspheres (활성화 DEFINITY) 30 μL를 관리하고, 동시에, 초음파 펄스 시퀀스를 시작합니다. C3 분 insonification을 ontinue. </li></ol> 5. 의 연결을 자극 <ol><li> MN 2의 두뇌 레벨을 약 40 분간 허용 +의 연결을 자극을 시작하기 전에 안정화한다. 이런 방식에서는 MN이로 인해 극적인 기준 강화는 BBB 전체 + 확산은 자극으로 인해 미묘한 차등 향상 구분할 수 있습니다. 그렇다면, 선택의 패러다임 (그림 1)과 자극을 시작합니다. </li><li> vibrissae 자극은 isoflurane을 끄고 코 콘을 제거합니다. 피부에서 약 2~5mm의 거리 vibrissae 배열을 통해 원형 운동 (1-5 Hz에서)에 수동으로 부드러운 작가의 페인트 브러시를 이동합니다. 90 분 대한 자극을 계속합니다. 망간은 동물의 억제 자극을 허용 진정제 효과가 있습니다. 동물이 불안되면, 약 15 초간 코 콘 통해 isoflurane 5 %를 관리할 수 있습니다. </li></ol> 6. MagnetiC 공명 이미징 <ol><li> 자극 후, 코 콘을 통해 마취를 재개. 체온을 유지하고 85-125 심호흡 - 분당의 호흡 속도로 isoflurane 수준을 titrating 계속합니다. </li><li> MR 이미징 코일에 마우스를 놓고 MRI 시스템에 전송할 수 있습니다. 고해상도 3D T 1-가중 MR 이미지를 취득. 예를 들어, 다음 매개 변수와 함께 에코 (SPGR) 시퀀스를 회상 3D 버릇없는 그라디언트 사용, 2 MS의 반향 시간, 30 도로의 플립 각도, 15.63 kHz에서의 대역폭, 25 MS의 반복 시간 20 뷰 × 20 ​​필드 × 12mm, 128 × 128 × 60 행렬. </li></ol> 7. 이미지 분석 <ol><li> 이미지 분석에 사용되는 자극 패러다임에 따라 다릅니다. vibrissae 자극 실험 내용은 (그림 2), 적절한 분석 환경에 여러 동물로부터 이미지를 가져옵니다. 다른 사람은 왼쪽, FL에 자극 동안에 동물 오른쪽에 자극한다면IP 모든 이미지가 효과적 &quot;왼쪽 자극된.&quot;되도록 몇 가지 그런 다음, 그 contralateral unstimulated 편으로 각 뇌의 자극 측면을 비교, 중복 및 왼쪽 unstimulated 이미지 집합이 만들어집니다 미러를 만듭니다. 일반적인 공간으로 모든 이미지를 등록 후 3 × 3 × 3 픽셀 가우스 커널을 부드럽게. </li><li> 같은 MATLAB과 같은 수학적 분석 환경에 데이터를 내보냅니다. 선택적으로 데이터 세트에 무관한 해부를 덮으. Venot 외의 반복 방법으로 이미지를 강렬-정상화. 17,18. </li><li> 각 뇌의 unstimulated 측면에 해당 contralateral voxel 각 뇌의 자극 측면의 각 voxel을 비교하는 이점, 단일 꼬리 t 테스트를 사용합니다. </li><li> 차동 활동 영역 (그림 3)을 확인하는 결과 P-값지도를 표시합니다. </li></ol> 8. 대표 결과 여기에 제시된 방법은 두 가지 기금이 있습니다<html> amental 단계 : Microbubbles 및 초음파 (BOMUS)와 (1) BBB 오프닝 및 (2) 활성화 유발 망간 향상된 MRI (AIM MRI). 후자의 단계 전에 달려 있기 때문에 성공적인 구현 BOMUS를 확인하는 것이 중요합니다. T 1-단축 대비 에이전트 (예 : 망간 또는 가돌리늄 기반 에이전트 등) T에서 뇌 실질 조직의 신호 증가 1-가중 영상에서 결과의 행정 후에 혈액 - 뇌 장벽의 파괴 두뇌에 비해 어느 BOMUS에서 (그림 4) 수행되지 않았습니다. 그것이 동물간에 매우 일관성이 있지만, 이러한 망간 향상의 분포는 완전히 균일하지 않습니다. 분포 BBB 오프닝에서뿐만 아니라 inhomogeneity를 반영뿐만 아니라 뇌의 19 이내 MN의 본질이 아닌 균일한 분포입니다. BBB 오프닝의 공간적 및 시간적 역학 관계는 더 이전 12 설명되어있다. 엔트 &quot;&gt; BOMUS이 성공적으로 구현되면 다음 단계는 목표는 MRI를 수행하는 것입니다 많은 실험적인 패러다임이 가능합니다,.. 그러나 많은 잠재력의 confounds, 컨트롤 및 분석 있기 때문에 신중하게 설계되어야 혼란함을 주죠 효과 inhomogeneous BBB 개구를 포함, 뇌, MN 확산의 시간적 역학 및 특이 현상의 연결 활동 MN의 inhomogeneous 축적.이 예제에서는 vibrissae의 일방적인 자극으로의 연결 응답이 매핑되었다. inhomogeneities와 미네소타 유량, 각 뇌의 unstimulated 측면 용도에 대한 상세한 설명 내부 통제로 사용되었다. 동물 사이에 차이가있을 특이 현상의 연결 행위를 정산하는 데, 분석 동물 (그림 2) 사이에서 일관되게 달랐다 영역을 식별하는 통계적 테스트를 사용했습니다. 결과는 입체 차이가지도하고 있었다 입체 P-값은지도 (그림 3), 영역을 표시하는 오른쪽의자극 vibrissae에 contralateral 높은 신호. 지도의 왼쪽 영역이 자극 vibrissae에 ipsilateral 상당히 높은 신호를 가지고있는 지적했다. P-값지도 응답 자극이 광범위하게 전기 생리학 20,21 및 2-deoxyglucose 연구에 의해 문서화되었습니다 vibrissae하는 일차 감각 피질의 배럴 필드로 통신을 자극 vibrissae에 contralateral 높은 신호의 광범위한 지역을 확인. 이러한 결과의 더 완전한 논의는 이전에 13 게시되었습니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig1.jpg" /> 그림 1. BOMUS 및 AIM MRI (Howles 외에서 적응. 13)과 기능적인 neuroimaging을위한 프로토콜 타임 라인. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig2.jpg" /> 지역 O를 식별하는 그림 2. 분석 제도각 뇌의 자극과 unstimulated 양측 간의 F 서로 다른 강도. 그 contralateral unstimulated 편으로 각 뇌의 자극 측면을 비교하려면이 중복과 왼쪽 unstimulated 이미지 집합이 만들어집니다 미러. 이러한 이미지는 등록 여과 및 표준됩니다. 마지막으로, 검사에서 왼쪽 자극과 왼쪽 unstimulated 이미지를 비교합니다. 각 뇌의 자극 측면에만 동일한 뇌의 unstimulated 측면에 비해되도록 t 시험은 &quot;이점&quot;입니다. t 시험은 P-값은지도의 반대쪽이의 unstimulated 측면에 상당히 높은 신호를 나타내며 P-값지도의 한쪽은 두뇌의 자극 측면에서 상당히 높은 신호를 나타냅니다 있도록 &quot;단일 꼬리&quot;입니다 뇌 (Howles 외에서 적응. 13). <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig3.jpg" /> 그림 3. 두 개의 서로 다른 축방향 위치에서 일곱 동물의 풀링된 분석 결과. 티<html> 그는 첫 번째 열에는 효과적 모든 생쥐들이 왼쪽 vibrissae는 자극했다 있도록 정렬 등록된 모든 이미지의 의미를 보여줍니다. 이러한 이미지는 contralateral 반구 각 voxel 상대에서 신호의 평균 % 증가를 나타내는 컬러지도와 중첩되며, 같은 색상 막대로 표시. 자극에 contralateral 반구가 높은 신호를 가지고있는 이미지의 오른쪽에있는 컬러 지역 보여줍니다. 자극에 ipsilateral 반구가 높은 신호를 가지고있는 이미지의 왼쪽에 컬러 지역 보여줍니다. 두 번째 열은 신호의 증가의 통계적 의미를 나타내는 P-값지도 중첩 같은 이미지를 보여줍니다. 세 번째 열 (Howles 외에서 적응. 13) 음영 감각 피질의 총신 필드 Paxinos stereotaxic 아틀라스 16 일부터 해당 인물에 중첩 같은 P-값지도를 보여줍니다. / 4055/4055fig4.jpg &quot;/&gt; 그림 4. + 두뇌에 MN 2 공간적 분포. 이미지 (N = 5) 및 ​​제어 (N = 4) 생쥐에게 BOMUS-대우에서 0.5 mmol / kg IP MnCl이 후 170 분을 인수했다. 정규화 후, 의미 및 표준 편차지도는 (왼쪽 패널) 계산되었다. 향상은 BOMUS-대우 생쥐에 늘어납니다. 이러한 향상은 두뇌에 걸쳐 균일 아니었지만, 그것은 두뇌와 심실의 가장자리 근처를 제외하고 비교적 일관했습니다. 각종 구조물 주위에 그려진 관심 지역 (ROIs)을 사용하여 평균 SNR은 (+ 1 SD) 각 그룹 (오른쪽 패널)을 통해 계산되었다. BOMUS - 대우 동물은 큰 SNR을 보여주뿐만 아니라 구조 사이의과 동물 사이에 큰 편차 (Howles 외에서 적응. 13). <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig5.jpg" /> 그림 5. BOMUS의 조직 효과를 검토하기 위해서는 BOMUS-대우 생쥐의 두뇌는 고정되어 있었는데, SE500 ctioned - μm의 간격, 그리고 hematoxylin 및 eosin 물들일. 뇌의 각 부분에서 본 붉은 혈액 세포 extravasations의 평균 개수는 0.36 MPA (N = 3), 0.52 MPA (N = 4), 및 5.0 MPA (N = 1)의 음향 압력에 대해서만 표시됩니다. 오차 막대는 표준 오류를 표시합니다. 두 번째 패널은 5.0 MPA (Howles 외에서 적응. 12)에 노출 두뇌에서 심각한 적혈구의 넘쳐 흐름의 예를 보여줍니다. <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig6.jpg" /> 6 그림. 양적 행동 테스트를 마취하기 전에 활동, 각성, 그리고 응답을 평가하는 데 사용, 3, 24 시간 마취에서 회복 후되었습니다. 채점 시스템은, 이전에 12 설명이 잘 창업 양적 마우스 행동 평가 개발을 바탕으로했다1968 22 어윈에 의해 에드. 평균 동작 (± SEM) 제어를위한 점수 (N = 3)과 BOMUS (0.36 MPA) 취급 (N = 8) 동물이 표시됩니다. 사전 마취 기준에 상대적으로, 모든 동물 3 시간 마취 후 행동 점수의 감소를 보여,하지만 그들은 대부분 다음날로 복구합니다. 각 시점에서 아무런 차이가 BOMUS은 잴 수있을 정도로 동물의 행동을 (Howles 외에서 적응. 12)에 영향을 미치지 않았다고 나타내는 두 그룹 사이에 본 적이되었다.

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</ol>

관심의 어떠한 충돌 선언 없습니다.

여기 방법 noninvasively 초음파 및 microbubbles (BOMUS)로 전체 마우스 뇌 전체에 BBB를 열기 위해 제시되었다. BBB 오픈과 함께, MN 2 + 투여되었으며 활성화 유발 망간 향상된 MRI는 (AIM MRI) 가볍게 진정제를 생쥐의 짧은 기간 동안의 자극에 대한 이미지의 연결 응답에 사용되었다. 적절한 BBB 오프닝은 0.36 MPA의 피크 - 부정적인 음향 압력으로 실현됐다. 참고 이것은 초음파 빔의 중심에서 두피 표면의 압력이다. 단일 요소 변환기의 빔 프로파일 측정은 빔 가장자리 음향 압력이 약 0.12 MPA는 것을 나타냅니다. 그 후, 두개골을 통해 감쇠는 약 25 % 뇌에 도달 압력을 감소 (23. 최 외 토대로 derating 및 주파수에 따라 조정). 이것은 BBB 장애가 (우리의 빔의 중심에서 0.09 MPA의 피크 - 부정적인 음향 압력에서 발생 나타냅니다) 0.03 MPA...

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 댓글 </td></tr><tr><td> 수중 처음기 </td><td> Sonora 의료 장비, Longmont, CA </td><td> SN S4-251 </td><td></td></tr><tr><td> 번역 단계 </td><td> 뉴 포트 주식 회사, 얼바인, 캘리포니아 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 초음파 변환기 </td><td> 올림푸스 뉴펀들랜드 서머 타임, 주식 회사, Waltham 석사 </td><td> A306S-SU </td><td> 카탈로그에 나와있는 명목 주파수에 따라 다를 수도 특정 변환기의 정확한 중심 주파수를 찾기 위해 변환기와 함께 제조 업체의 테스트 시트를 검토합니다. (예, 우리 듀서의 공칭 주파수는 2.25 MHz의했지만 실제 중심 주파수는 2.15 MHz의였다.) </td></tr><tr><td> Vevo 이미징 역 </td><td> VisualSonics 주식 회사 토론토, 캐나다 </td><td>; </td><td></td></tr><tr><td> 50dB 전력 증폭기 </td><td> E &amp; I, 로체스터, NY </td><td> 모델 240L </td><td></td></tr><tr><td> 신호 발생기 </td><td> 애질런트 테크놀로지, 산타 클라라, 캘리포니아 </td><td> 모델 33220A </td><td></td></tr><tr><td> MnCl 2 - (H2O) 4 </td><td> 시그마 </td><td></td><td> 분자량은 배치에 따라 다르며, 정확한 측정을 위해 제조 업체에 연락 </td></tr><tr><td> Perflutren 지질 microspheres </td><td> Lantheus 의료 이미징, 북아 일 Billerica, MA </td><td> DEFINITY </td><td></td></tr><tr><td> Microsphere의 교반기 </td><td> Lantheus 의료 이미징, 북아 일 Billerica, MA </td><td> VIALMIX </td><td></td></tr><tr><td> MR 이미징 코일 </td><td> m2m 이미징 주식 회사, 번지, OH </td><td></td><td> 35mm 직경의 직교이 전송 / 볼륨 코일을받을 </td></tr><tr><td> MRI 시스템 </td><td> GE 헬스케어, Milwauke전자 위스콘신 </td><td></td><td> 7-T 수평 구멍 자석을 운영 GE의 자극 콘솔 </td></tr><tr><td> 이미지 분석 환경 </td><td> 얼굴 이미징, 샌디에고, 캘리포니아, MathWorks, Natic​​k MA </td><td> Amira MATLAB </td><td></td></tr></tbody></table>

초음파 혈액 - 뇌 장벽 파괴 및 망간 향상된 mri를 사용하여 기능성 neuroimaging

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

생쥐는 신경 과학, 마우스의 기능 neuroimaging의 유전 및 분자 토대를 공부에 대한 지배적인 모델 시스템이지만 것은 기술적으로 도전 남아있다. 하나의 접근 방법, 정품 인증 유발 망간 향상된 MRI (AIM MRI)는 설치류 1-5에의 연결 활동을 매핑하는 데 성공적으로 사용되었습니다. AIM MRI에서는 MN 2 + 칼슘 아날로그를 역할을하고 depolarized 뉴런 6,7 년 쌓입니다. MN 2 + T 1 조직 속성을 단축하기 때문에 고가의 연결 활동 지역은 MRI로 향상됩니다. 또한, MN 2 + 활성화된 지역에서 서서히 걷히고 있으므로 자극이 큰 실험적인 유연성을 가능하게 사전 이미징에 자석 외부에서 수행할 수 있습니다. 다만, MN 2 + 즉시 특히 생쥐의 혈액 뇌 장벽 (BBB) ​​BBB는 AIM MRI의 사용을 제한하고있다 열 필요성을, 교차하지 않기 때문에. BBB를 열기위한 하나의 도구 ult입니다rasound. 위험성이 있지만 초음파는 가스입 microbubbles (즉, 초음파 대비 에이전트)과 함께 시행되는 경우, BBB 오프닝에 필요한 음향 압력은 상당히 낮습니다. 초음파 및 microbubbles의이 조합이 안정적으로 조직 손상 8-11를 일으키는없이 BBB을 여는 데 사용할 수 있습니다. 여기서 방법은 BBB를 엽니다 microbubbles와 초음파를 이용하여 MRI AIM 수행을 위해 제공됩니다. perflutren의 microbubbles의 정맥 주사 후, 산만 펄스 초음파 빔는 3 분 동안 면도 마우스 머리에 적용됩니다. 단순 위해서는 Microbubbles 및 BOMUS 12 등 초음파와 BBB 영업이 기법을 참조하십시오. 양쪽 대뇌 반구에 걸쳐 BBB를 엽니다 BOMUS를 사용하여 망간은 전체 마우스 두뇌로 관리합니다. 가볍게 좀 진정 생쥐의 실험 자극 후, AIM MRI가의 연결 응답을 매핑하는 데 사용됩니다. 에이 접근법을 보여주는, 여기 BOMUS 및 AIM MRI도 13 가볍게 마취 생쥐의 vibrissae의 일방적인 기계적 자극을 매핑하는 데 사용됩니다. BOMUS 양쪽 반구에 걸쳐 BBB를 열 수 있기 때문에 뇌의 unstimulated 측면은 특이 현상이 배경 자극에 대해 제어하는​​ 데 사용됩니다. 결과 3D 활성화지도 총신 분야 피질 14 vibrissae 지역의 출판 표현과 잘 동의한다. BBB의 초음파 개통은 빠른 비침 투, 그리고 가역입니다; 때문에 이러한 방식은 깨어있는 생쥐의 높은 처리량 및 / 또는 종단 연구에 적합합니다.

기술은 광범위하게 microbubbles와 초음파를 사용하여 마우스의 혈액 - 뇌 장벽을 여는 대해 설명되어 있습니다. 이 기법을 사용하여, 망간은 마우스 뇌에 관리할 수 있습니다. 망간은 depolarized 뉴런에 축적 MRI 대비 에이전트이기 때문에, 이러한 방식의 연결 활동의 이미징을 가능하게합니다.

초음파 혈액 - 뇌 장벽 파괴 및 망간 향상된 MRI를 사용하여 기능성 Neuroimaging

생쥐가 신경과학의 유전적 및 분자적 기반을 연구하는 위한 지배적인 모델 시스템임에도 불구하고, 생쥐를 이용한 기능적 신경영상법은 여전히...

본 실험의 전반적인 목표는 망간 증강 MRI를 사용하여 생쥐의 신경 세포 활동을 영상화하는 것입니다. 이는 한쪽의 진동 자극을 통해 반대측 배럴 필드 피질의 신경 반응을 매핑함으로써 수행됩니다. 첫 번째 단계는 신호 발생기와 증폭기로 구동되는 비집속 초음파 트랜스듀서로 구성된 초음파 시스템을 조립하고 실험을 위해 보정하는 것입니다.망간을 복강 내 주입한 후, 초음파와 마이크로버블을 사용하여 혈뇌장벽을 개방함으로써 망간이 뇌 실질로 진입하도록 합니다. 다음으로, 마우스에 신경 자극 패러다임을 적용하면 뇌의 활성도가 더 높은 영역에 망간이 더 많이 축적됩니다. 마지막으로, 뇌 내 망간 축적 수준의 차이에 따른 T1 강조 MR 영상 강도의 지역적 차이를 보여주는 MRI 영상을 획득합니다.신경과학에서 마우스는 뇌 발달 및 질환의 유전적, 분자적 기초를 연구하기 위한 지배적인 모델 시스템입니다. 본 기술은 이러한 마우스 모델에서 신경 활동을 매핑하기 위한 비침습적 도구를 제공합니다. 혈액-뇌 장벽의 초음파 파괴는 기능적 신경 영상 촬영을 목적으로 망간을 뇌 실질로 전달하는 데 사용될 뿐만 아니라, 가돌리늄 기반 조영제나 화학요법제 등 매우 다양한 다른 화합물을 뇌 실질로 전달하는 데에도 사용될 수 있습니다.일반적으로 이 방법에 익숙하지 않은 개인은 초음파 시스템을 보정하고 마이크로 루브(micro rubles)를 다루는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 우리 실험실의 모든 기술자에게 이 절차를 시연할 예정입니다. 초음파 시스템은 마우스 뇌를 덮을 수 있을 만큼 충분한 직경을 가진 단일 소자 초음파 트랜스듀서와 2MHz 범위의 중심 주파수로 구성됩니다.트랜스듀서는 신호 발생기와 50데시벨 전력 증폭기에 의해 구동되어 초음파 펄스 시퀀스를 생성합니다. 수조 내에서 초음파 시스템을 교정하십시오. 하이드로폰을 수조 바닥에 배치하고 3축 이동 스테이지를 사용하여 그 위에 트랜스듀서를 위치시킵니다.그런 다음 트랜스듀서에 짧은 정현파 펄스 열을 인가하고, 초음파 빔의 중심이자 트랜스듀서의 자연 초점 위치에서 최대 응답이 나타나도록 스테이지를 조정합니다. 이어서 다양한 입력 전압 범위에서 음압 측정을 여러 번 수행하고, 선형 회귀 분석을 통해 입력 전압과 음압 사이의 관계를 추정합니다. 약 0.36 megapascals의 최대 음압(negative acoustic pressure)을 생성하기 위한 펄스 진폭을 결정합니다.이 단계에서는

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

nanoparticles의 세포 biodistribution을 평가하는 데 사용 Bioimaging 방법은 nanoformulated 화합물의 치료 및 진단 모니터링에 적용할 수 있습니다. histological coregistration에 의해 평가하면 여기에 설명된 방법은 민감하고 구체적인 수 있습니다. 방법은 설치류에서 인간의 응용 프로그램에 translational 경로를 제공합니다.

진단 및 치료 모니터링을위한 Nanomaterials 등록 Bioimaging

혈액 - 뇌 장벽 (BBB)​​의 Microbubble-매개 집중 초음파 장애는 두뇌의 비침습 타겟 약물 전달을위한 유망...

쥐 모델에서 Transcranial 집중 초음파를 사용하여 혈액 - 뇌 장벽의 MRI를 유도 장애

이 프로토콜은 설치류에서 동시에 기능성 자기 공명 영상과 깊은 두뇌 자극을위한 표준 방법을 설명합니다. 이러한 실험 도구를 함께 사용은 거의 모든 뇌 대상에 전기 자극에 대한 응답으로 글로벌 다운 스트림 활동의 탐사 할 수 있습니다.

설치류에 동시 fMRI를 깊은 뇌 자극

이 동영상은 순진 마우스 시각 투사의 조영 증강 자기 공명 영상과 급성 시신경 압박 손상 및 만성 시신경 변성과 관련된 시신경 변성의 반복 및 종 생체 내 연구에, 임상 3 T 스캐너를 사용하는 방법을 보여줍니다 녹아웃 마우스 (P50 KO).

마우스의 조영 증강 MRI에 의한 시신경 섬유 무결성의 생체 내 이미징

본 연구는 쥐의 뇌에서 비침습적 고주파 초음파 및 광음향 기반 이미징을 수행하여 동물의 두개골에 자연적으로 존재하는 두개골 구멍에 신호를 전달하여 깊은 피질 하 영역과 혈관 패턴을 효율적으로 시각화하는 새로운 프로토콜을 설명합니다.

비 침습적 실질, 혈관 및 대사 고주파 초음파 및 광 음향 쥐 뇌 심부 이미징

혈액-뇌 장벽 (BBB) 일시적으로 마이크로 버블 매개 집중 초음파로 중단 될 수 있습니다 (FUS). 여기서는 비초음파 전문가가 액세스할 수 있는 모듈식 FUS 시스템을 사용하여 생체 내 고처리량 BBB 개방을 위한 단계별 프로토콜을 설명합니다.

설치류의 혈액 뇌 장벽 개방을 위한 고처리량 이미지 유도 입체 신경 탐색 및 집중 초음파 시스템

프로토콜의 목표는 뇌에서 비 침습적 신경 병변을 생산하기위한 방법을 제공하는 것입니다. 이 방법은 자기 공명 유도 집중 초음파 (MRgFUS)를 사용하여 뇌 의 parenchyma에 순환 신경 독소를 제공하기 위해 일시적이고 초점 방식으로 혈액 뇌 장벽을 엽니 다.

뇌 회로의 비 침습적 단절에 대한 표적 신경 부상

이 프로토콜은 집속 초음파 혈액 뇌 장벽(BBB) 개방, 결과 유전자 발현 평가 및 조직학적 검사를 통한 화학 유전 수용체의 신경 조절 활성 측정을 통해 유전자 전달에 필요한 단계를 설명합니다.

뇌 구조를 표적으로 삼고 화학 유전 학적 신경 조절을 평가하기위한 집중 초음파 유도 혈액 뇌 장벽 개방

이 프로토콜은 기능성 초음파 (fUS)를 사용하여 마우스 뇌의 체적 뇌 혈역학 적 변이의 정량화를 설명합니다. 감각 자극에 따른 3D 기능 활성화 맵및 휴식 상태 기능적 연결에 대한 절차는 마취 및 깨어 있는 마우스에서 예시적인 예로 제공됩니다.

경두개 기능 적 초음파 이미징을 사용하여 마우스의 전신 뇌 3D 활성화 및 기능 적 연결 매핑

이 연구는 자기공명영상(MRI)과 저강도 펄스 집속 초음파(FUS) 프로토콜을 결합한 방법을 설명하며, 경정맥 카테터 삽입이 있는 살아있는 쥐를 활용하여 혈액뇌장벽(BBB) 개구부를 모니터링합니다.

Monitoring Blood-Brain Barrier Opening in Rats with a Preclinical Focused Ultrasound System

초음파 국소화 현미경(ULM)은 생체 내 미세혈관 구조를 이미징할 때 전례 없는 수준의 해상도를 가능하게 하는 최근 개발된 기술입니다. 이 작업에서 우리는 전임상 연구를 위해 설계된 표준화된 기능적 초음파 이미징 플랫폼을 사용하여 설치류의 뇌 미세혈관 구조의 초해상도 이미지를 얻는 방법을 자세히 설명합니다.

설치류 뇌 미세혈관 구조의 초고해상도 매핑을 위한 초음파 국소화 현미경

학습하세요 초음파와 마이크로버블을 이용해 혈액-뇌 장벽을 개방하고 망간을 투여하여 쥐의 신경 활동을 MRI로 촬영하는 방법을. 이 기술은 비침습적 뇌 기능 매핑에 활용됩니다.

초음파 혈액 - 뇌 장벽 파괴 및 망간 향상된 MRI를 사용하여 기능성 Neuroimaging

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