Name: 인간과 마우스의 뇌실 주위 조직의 측면 심실 및 조직 학적 특성의 3D 모델링 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-05-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 26 s
Description: 학습하세요 MRI 스캔과 3D 이미징 소프트웨어를 사용하여 인간과 마우스의 측면 뇌실을 재구성하고 부피 변화를 계산하는 방법. 이 기술은 신경퇴행성 질환과 노화 연구에 활용됩니다.

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NINDS Grant NS05033(JCC)가 이 작업을 지원했습니다. 코네티컷 대학교 RAC, SURF 및 OUR 프로그램은 추가 지원을 제공했습니다.

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우리는 도구와 쥐 및 인간에서 뇌의 심실 시스템의 무결성을 평가할 수있다 프로토콜을 제시한다. 이러한 도구는, 그러나, 또한, 14,21,22 또는 노화 과정에서 손상, 질환으로 인한 변화를 겪는 다른 뇌 구조 또는 기관 시스템에 적용될 수있다. 전략의 단면과 길이 MRI 시퀀스들의 정렬이 특정 영역 또는 관심있는 구조의 3 차원 볼륨 표현을 생성 할 수있는 소프트웨어의 인출 이점을 제시 하였다. 종 MRI 시퀀스 수 시간에 걸쳐 발생하는 총 뇌 체적비로 뇌실 총 뇌 부피, 및 / 또는 기타 뇌 구조 (예 subthalamic 핵 23 또는 뇌량 백색질을 포함하도록 확장 될 수있는 3 차원 볼륨 변경 컴파일 ) 확산 가중 텐서 영상을 사용하여. 함께, 뇌의 구조적인 변화의 포괄적 인 분석이 수행 될 수있다. 궁극적으로,조영 기술 컬렉션 뇌 구조 노화 관련 질병 - 관련 변화를 평가하기 위해 뇌의 건강 상태 (24)의 가장 정확한 그림...

뇌실막 세포 단층 선 뇌척수액 (CSF) 및 격자 간 유체 (ISF) 1-3 간의 양방향 장벽 및 전송 기능을 제공하는 뇌의 심실 시스템. 이러한 기능은 뇌가 독성이없는 생리적 균형 2,3에서 유지하는 데 도움이됩니다. 부상 또는 질병을 통해이 안감의 일부의 인간 손실에서 다른 상피 라이닝에서 발견 회생 교체에 결과에 표시되지 않습니다; 오히려 뇌실막 셀 커버리지의 손실은 심실 표면에서 뇌실막 세포의 무 결함 영역을 커버하는 성상 세포의 메쉬 작업과 뇌실 주위 백질 as​​trogliosis 될 것으로 보인다. 중요한 CSF / ISF 교환 및 통관 메커니즘에 심각한 영향이 상피 층 1,2,4-7의 손실이 발생할 것으로 예상된다. 인간의 노화의 일반적인 기능은 측면 심실 (뇌실) 및 observ 등 관련 뇌실 주위 부종을 확대MRI 및 유체 감쇠 반전 회복 자기 공명 영상 (MRI / FLAIR) 8-14에 의해 에드. 뇌실과 심실 라이닝의 세포 조직 사이의 관계를 조사하기 위해, 사후 인간의 자기 공명 영상 시퀀스는 측면 뇌실 뇌실 주위 조직의 조직 학적 제제와 일치했다. 뇌실 가지 경우에서, 신경교 증의 실질적인 영역은 측면 뇌실 벽을 따라 뇌실막 세포 커버리지를 교체했다. 뇌실 확장이 자기 공명 영상 기반 볼륨 분석에 의해 감지되지 않은 경우, 뇌실막 세포 안감은 그대로이고 신경교 증은 심실 라이닝 (6)에 따라 검출되지 않았다. 이 조합 방식은 부분의 wholemount 준비 또는 전체 측면 뇌실 벽과 심실 볼륨 (6)의 3D 모델링을 사용하여 측면 뇌실 내벽의 세포 무결성의 첫 번째 포괄적 인 문서 자세히 변경을 나타냅니다. 여러 질환 (알츠하이머 병, 정신 분열증)과 부상 (외상성 뇌 손상)초기 신경 병리학 적 기능으로 뇌실을 보여줍니다. 이에 뇌실막 세포 라이닝의 지역의 삭박 정상 뇌실막 세포 기능을 방해하고 CSF / ISF 유체 및 용질 교환 사이의 항상성 균형을 손상 할 것으로 예상된다. 따라서, 기본 또는 이웃 뇌 구조에 심실 시스템, 그것의 세포 구성하고, 결과에 대한 변경 사항에 대해 더욱 철저한 검사는 궁극적으로 뇌실의 확대와 관련된 신경 병리학에 대한 자세한 내용을 공개하기 시작합니다. 함께 학적 조직 샘플에 대응하는 액세스가 제한된 조영 데이터의 부족, 특히 길이 데이터 시퀀스에서, 인간의 뇌 병리 분석 어렵게 만든다. 인간의 노화 또는 질병에있는 모델링 표현형은 종종 마우스 모델을 달성 할 수있는 동물 모델은 인간의 질병 개시 및 진행에 대한 질문을 탐구하기 위해 최선의 방법 중 하나가. 의 여러 연구건강한 젊은 마우스는 좌우 심실 벽의 cytoarchitecture 및 기본 줄기 세포 틈새 4,7-15을 설명했다. 이들 연구는 -6,15- 노화 통해 좌심실 벽의 3D 모델링 및 세포 분석을 포함하도록 확장되어왔다. 마우스는 비교적 강력한 subventicular 영역 (SVZ) -6,15- 라이닝 그대로 뇌실막 세포에 세포 틈새 바로 아래 줄기 표시 오히려 뇌실 주위 백질 신경교 증이나 뇌실 어느 쪽도, 세 생쥐에서 관찰된다. 따라서, 타격 종 특이 차이 -6,15- 노화 과정에서 일반적인 관리 및 뇌실 라이닝의 무결성에 모두 존재한다. 따라서, 인간에서 발견 조건을 심문하는 것이 가장 사용 마우스로 두 종 사이의 차이가 특징으로 적절 어떤 모델링 패러다임에서 고려 될 필요가있다. 여기, 우리는 모두 인간과 M의 측면 심실에 길이 변화와 관련된 뇌실 주위 조직을 평가하는 절차를 제시여러개. 우리의 절차는 세포의 조직과 구조 모두의 특성을 3D 렌더링 및 마우스와 인간의 심실 모두의 용적 측정, 및 뇌실 주위 조직의 전체 마운트 준비의 면역 조직 화학 분석의 사용을 포함한다. 이러한 절차는 함께 심실 시스템의 변화와 연관된 뇌실 조직을 특성화하는 수단을 제공한다.

<table><tbody><tr><td>인산염 완충 식염수 (PBS)</td> <td>Life Technologies</td><td>21600-069</td><td></td></tr><tr><td>파라 포름 알데히드 (PFA)</td> <td>전자 현미경 과학</td><td>19210</td><td>PBS, 4 &deg에서 4 %에서 사용; C</td></tr><tr><td>Normal Horse Serum</td><td>Life Technologies</td><td>16050</td><td>PBS-TX 10% (v/v)</td></tr><tr><td>Normal Goat</td><td>Serum Life Technologies</td><td>16210</td><td>PBS-TX 10% (v/v)</td></tr><tr><td>Triton X-100 (TX)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8787</td><td>PBS (v/v)에서 0.1%</td></tr> <tr><td>Vibratome</td><td>Leica</td><td>VT1000S</td><td></td></tr><tr><td>Fluorescence Microscope</td><td>Zeiss</td><td>Imager.M2</td><td></td></tr><tr><td>카메라</td><td>Hamamatsu</td><td>ORCA R2</td><td></td></tr><tr><td>현미경 스테이지 컨트롤러</td><td>Ludl 전자 제품</td><td>MAC 6000</td><td></td></tr><tr><td>Stereology 소프트웨어</td><td>MBF Bioscience</td><td>Stereo Investigator 11</td><td></td></tr><tr><td>Stereology 소프트웨어</td><td>ImageJ /</td><td>NIH NIH 프리웨어</td><td></td></tr><tr><td>3D 재구성 소프트웨어</td><td>MBF Bioscience</td><td>Neurolucida Explorer</td><td></td></tr><tr><td>컨포칼 현미경</td><td>Leica</td><td>TCS SP2</td><td></td></tr><tr><td>MRI 소프트웨어</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>, Freesurfer</td><td>https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/DownloadAndInstall</td><td>분할 및 볼륨</td><td></td></tr><tr><td>ITK-Snap</td><td>http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php</td><td></td><td>분할 및 볼륨</td></tr><tr><td>다중 이미지 분석 GUI(Mango)</td><td>http://ric.uthscsa.edu/mango/ </td><td></td><td>종방향 오버레이</td></tr><tr><td>전체 마운트 장비</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>22.5°; 미세수술용 직선 찌르기 칼</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9854830</td><td></td></tr><tr><td>파라필름</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>왁스 바닥 해부 접시&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>핀</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>미세 집게</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>aquapolymount</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>해부 현미경</td><td>Leica</td><td>MZ95</td><td></td></tr><tr><td>전체 마운트 항체</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>마우스 anti-b-catenin</td><td>BD Bioschiences, San Jose, CA, USA</td><td></td><td>1:250</td></tr><tr><td>염소 anti-GFAP</td><td>Santa Cruz Biotechnology</td><td></td><td>1:250</td></tr><tr><td>토끼 anti-AQP4 (aquaporin-4)</td><td>&nbsp; Sigma-Aldrich</td><td></td><td>1:400</td></tr><tr><td>코로나 항체</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Anti-S100&beta; 항체</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>1:500</td></tr><tr><td>4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI)</td><td>Life Technologies</td><td>D-1306</td><td>10 &micro; g/ml(PBS)</td></tr></tbody></table>

인간과 마우스의 뇌실 주위 조직의 측면 심실 및 조직 학적 특성의 3d 모델링

3D Modeling of the Lateral Ventricles and Histological Characterization of Periventricular Tissue in Humans and Mouse

심실계는 뇌척수액(CSF)을 운반하고 순환시키며 뇌에서 용질과 독소를 제거하는 것을 용이하게 합니다. 심실의 기능 단위는 뇌실막 세포(ependymal cell)라고 하는 섬모 상피 세포로, 뇌실을 둘러싸고 섬모 작용을 통해 심실 표면에서 CSF의 층류를 생성할 수 있습니다. 이 뇌실막 세포의 단층은 또한 뇌 간질액(ISF)과 순환 CSF 사이의 교환을 촉진하는 장벽 및 여과 기능을 제공합니다. 따라서 뇌의 생화학적 변화는 CSF의 구성에 반영되며, 뇌실막의 파괴는 CSF와 ISF 교환의 섬세한 균형을 깨뜨릴 수 있습니다. 인간의 경우 측심실 확장과 노화 사이에는 강한 상관관계가 있습니다. 연령 관련 뇌실 비대는 치매나 CSF 흐름의 방해가 없는 경우에도 발생할 수 있습니다. 심실비대증의 정확한 원인과 진행은 종종 알려져 있지 않습니다. 그러나 심실이 커지면 심실 표면 성상교세포증(ventricle surface astrogliosis) 및 관련 뇌실주위 부종(periventricular edema)이 기능적 뇌실막세포 단층을 대체하면서 뇌실막세포 커버리지의 국부적이고 광범위한 손실을 보일 수 있습니다. MRI 스캔과 사후 인간 뇌 조직을 함께 사용하여 측면 심실 용적의 3D 렌더링을 준비, 이미징 및 컴파일하고, 측면 심실 용적을 계산하고, 안면 외측 심실 벽 조직 제제의 면역 조직화학 분석을 통해 뇌실 주위 조직을 특성화하는 방법을 설명합니다. 또한 마우스 뇌 조직에 대한 해당 분석이 제시되어 인간의 노화 및 질병에서 발견되는 외측 심실 및 뇌실 주위 조직의 변화를 평가하기 위한 수단으로 마우스 모델의 사용을 지원합니다. 이러한 프로토콜을 통해 심실비대증의 원인과 결과를 조사할 수 있으며 뇌실 시스템 건강과 뇌 내 중요한 장벽 및 여과 기능을 연구하는 기술을 강조할 수 있습니다.

면역 염색 50 μm의 관상 섹션과 3D 재구성 (그림 3)에 따라 마우스 측면 심실의 윤곽 추적은 볼륨 데이터가 질병이나 부상에 대한 모델 시스템으로 마우스를 사용하여 다른 실험 패러다임에서 수집 할 수 있습니다. 이 절차에 긴급 뇌실 벽이 서로 접착 영역을 배제한다. 심실의 영역 subsegmenting 각 영역 (도 3C)에 대해 다른 색을 지정함으로써, 인접한 절편을 준수 할 수 있고, 지역 및 총 부피는 컴파일 서브 세그먼트로부터 계산 될 수있다. 비슷한 연구는 3D 렌더링에 대한 측뇌실 반자동 세그멘테이션 (ITK-SNAP)와 함께 뇌 MRI 스캔을 사용하여 수행 될 수있다. 뇌실 볼륨의 직접 페어링과 뇌실 주위 조직 분석, 사전 또는 사후의 경우 자기 공명 영상 검사는 분할 및 (3D 복원을 만들 정렬 <stronG&gt; 그림 4). 종 MRI 스캔을 사용할 수있는 경우, 3D 재구성 정렬 및 시간이 ...

MRI 스캔(인간), 3D 이미징 소프트웨어 및 면역조직학적 분석을 사용하여 뇌의 외측심실의 변화를 문서화합니다. 그런 다음 노화 또는 질병으로 인해 인간 뇌에서 발생하는 외심실 부피 변화의 종단 3D 매핑과 뇌실 주위 세포 변화의 특성화를 마우스에서 모델링합니다.

인간과 마우스의 뇌실 주위 조직의 측면 심실 및 조직 학적 특성의 3D 모델링

The ventricular system carries and circulates cerebral spinal fluid (CSF) and facilitates clearance of solutes and toxins from the brain. The functional ...

다음 절차의 전반적인 목표는 뇌실 확장증의 원인과 결과에 대한 조사를 가능하게 하는 수단을 제공하고, 뇌실 시스템의 건강 상태와 뇌 내에서의 중요한 장벽 및 여과 기능을 연구할 수 있는 기술을 강조하는 것입니다. 이는 마우스 뇌의 관상면 절편 또는 인간 뇌의 MRI 스캔을 수집하여 뇌실의 3D 재구성 모델을 생성하고 뇌실 부피를 계산함으로써 이루어집니다. 두 번째 단계로, 뇌실 정단면의 en foss 표본을 포함한 사후 조직을 세포 특이적 항체로 염색하여 뇌실 내벽의 세포 무결성을 확인합니다. 다음으로, 전체 뇌실 표면의 세포 조직 몽타주를 제작하고 이를 뇌실 3D 모델 위에 렌더링하여 글리오시스(gliosis) 영역과 손상되지 않은 뇌실막 세포(ependymal cells) 영역을 대조하여 보여줍니다.결과는 뇌실의 종단적 3D 모델링을 기반으로 한 뇌실 확장 영역과, 뇌실 내벽의 뇌실막 세포층이 더 이상 온전하지 않고 신경교 흉터로 대체된 부위를 보여줍니다. 3D 모델링 데이터와 면역조직화학 데이터를 결합하면 뇌실 내벽의 세포 구성에 대한 3D 영역 특이적 지도를 생성할 수 있습니다. 이 기술의 함의는 뇌 손상, 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환 및 정상적인 노화의 치료 또는 진단으로 확장되며, 이러한 상태들은 일반적으로 일정 수준의 뇌실 확장과 그에 따른 뇌실 표면의 만곡증을 나타냅니다.마우스 실험 절차는 Richard Wolffer와 본 연구실의 학부생이 시연하며, 인간 MRI 데이터 및 사후 인간 조직을 이용한 절차는 현재 의대생인 Yeun과 본 연구실의 대학원생인 Rebecca Chu가 시연합니다. 프로토콜의 서면 부분에 기술된 대로 고정, 절편 제작, 면역 염색 및 마우스 뇌 마운팅을 통해 이미징할 슬라이드를 준비하십시오. 마우스 외측 뇌실을 추적하는 절차를 시작하려면, 자동 스테이지와 디지털 CCD 카메라가 장착된 정립 형광 현미경과 컴퓨터의 전원을 켭니다.매핑 소프트웨어를 형광 모드로 실행하고, 디스플레이 옵션을 열어 트레이싱에 필요한 도구 모음과 도킹 풀 패널을 로드하십시오. 다음으로 옵션, 디스플레이 옵션 액세서리를 클릭하고 동일한 메뉴에서 메인 및 마커 도구 모음을 선택하십시오. 도킹 풀 패널 아래에서 카메라 히스토그램, 멀티 채널 컨트롤, 카메라 설정 및 이미지 획득을 선택하십시오.append cells를 표지하는 강한 S 100 beta 형광을 바탕으로 외측 뇌실을 포함하는 첫 번째 조

3d-modeling-lateral-ventricles-histological-characterization

Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

우리는 periventricular leukomalacia (PVL), periventricular 흰색 물질 병변을 특징으로 조기 유아의 지배 뇌 손상의 마우스 모델을 만들었습니다. 와 / 전신 감염없이 Hypoxia / 국소 빈혈은 PVL의 주요 원인입니다. 일방적 경동맥 내고과 lipopolysaccharide 주입없이 /로 hypoxia 노출 P6 생쥐의 PVL과 같은 병변을 만듭니다.

Periventricular Leukomalacia의 마우스 모델

이 문서에서는, 우리는 수행하기 쉽고 이미지가 성인 마우스 뇌의 혈관 트리를 활용할 수 뇌혈관 캐스팅에 대한 간단한 실용적인 기술을 제시한다.

3D 이미징 및 형태학의 분석을위한 성인 마우스 뇌혈관 캐스팅

출처: Xavier, ALR, et al. 설치류의 수조 마그나에 캐뉼라 이식. J. Vis. 경험. (2018년)이 비디오는 마취된 마우스의 수조에 캐뉼라를 이식하는 절차를 보여줍니다. 이 기술은 바늘에 장착된 캐뉼라를 경막을 통해 거꾸로 된 삼각형 수조 대나로 안내하고 뇌척수액으로 표적으로 전달하기 위해 고정하는 것입니다.

마우스 모델에서 Cisterna Magna에 캐뉼라 이식

출처: Choi, J. P.  et al. 마우스 모델에서 대뇌 해면 기형의 유도 및 마이크로 CT 이미징.J. Vis. 특급 (2017)이 비디오는 쥐 뇌에서 대뇌 해면상 기형(CCM) 병변을 시각화하기 위해 마이크로 CT 이미징을 사용하는 방법을 보여줍니다. 뇌 조직에서 CCM 병변의 밀도와 위치를 평가하기 위해 샘플 준비, 이미징 및 3D 이미지 재구성 단계를 자세히 설명합니다.

마우스 뇌의 대뇌 해면상 기형 병변에 대한 조영제 강화 마이크로 CT 이미징

여러 각도를 사용하여 마우스 강아지의 머리를 잘라, 우리는 주요 청각 중뇌와 전뇌 구조의 가장 사이의 연결을 캡처 이전에 설명 급성 뇌 조각을 개선.

Colliculo-thalamocortical 마우스 뇌 조각의 변경, 3 차원 챔버 구성 요소의 인쇄 및 멀티 스케일 광학 이미징을 통합

이 프로토콜의 전반적인 목적은 정확하게 정의 된 3D 인쇄 뇌 홀더 및 슬라이서 박스의 생성을 통해 조직학 섹션 자기 공명 영상 (MRI) 이미지 볼륨을 정렬하는 것이다.

3D 인쇄 기술을 활용하여 조직학과 MRI를 병합하기 : 두뇌를위한 프로토콜 단면

이 종이 표면 백색 질 책자 공개 섬유 절 개 방법의 효과적인 사용 및 심 실 형태학의 학생 이해를 돕기 위해 3 차원 공간에서 인간 두뇌의 뇌 구조를 보여 줍니다.

깊은 공간-인간 두뇌의 측면 심 공개 뇌 구조 해부학 적 탐구

이 프로토콜 대뇌 동굴 같은 기형 질병 마우스 모델에서의 유도 및 고 사용 대비 향상 된 병 변 부담을 측정 하기 위해 마이크로 컴퓨터 단층 촬영. 이 방법은 분자 기초 및 대뇌 동굴 같은 기형에 대 한 잠재적인 치료 및 기타 뇌혈관 질병 연구 설립된 마우스 모델의 가치를 향상 시킵니다.

유도 및 마우스 모델에서 대뇌 동굴 같은 기형의 마이크로-CT 영상

여기 우리는 지우기, 형광 라벨, 조직과 마우스 뇌 조직, 종류는 피 질에서의 3 차원 조직의 시각화를 가능 하 게의 대규모 영상에 대 한 절차를 설명 합니다.

마우스 피 질 세포 조직의 대형 3-차원 영상

이 문서에서는 마이크로-CT 영상, 어떤 병 변 양이 정해질 수 있다와 전극 전체 뇌의 맥락에서 높은 정밀도와 위치에 대 한 작은 동물 두뇌를 준비 하는 간단한 방법을 설명 합니다.

병 변 특성화 및 작은 동물 두뇌에 전극을 위치에 대 한 마이크로-CT 기반 방법

혈관 인지 장애 및 치매에 대한 마우스 모델을 만들기 위해 비대칭 양측 총경동맥 협착증의 바늘 방법이 제안됩니다. 이는 이전에 확립된 모델에 비해 장기적인 결과를 가져오며 실시간 MRI와 호환됩니다. 절차를 보여주는 시각적 표현은 수술을 마스터하기 위한 지침을 제공합니다.

A Mouse Model for Vascular Cognitive Impairment and Dementia Based on Needle-guided Asymmetric Bilateral Common Carotid Artery Stenosis(바늘 유도 비대칭 양측 공통 경동맥 협착증에 기반한 혈관 인지 장애 및 치매에 대한 마우스 모델)

학습하세요 MRI 스캔과 3D 이미징 소프트웨어를 사용하여 인간과 마우스의 측면 뇌실을 재구성하고 부피 변화를 계산하는 방법. 이 기술은 신경퇴행성 질환과 노화 연구에 활용됩니다.

인간과 마우스의 뇌실 주위 조직의 측면 심실 및 조직 학적 특성의 3D 모델링

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