Name: Cerebral Blood Oxygenatie meting op basis van zuurstof-afhankelijke Afschrikken van Fosforescentie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-05-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: Leer zuurstofspanning meten in cerebrale microvasculatuur van ratten en muizen met fosforescentie-quenching. Deze techniek onthult zuurstofdynamiek in normale en pathologische hersentoestanden.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

We willen graag de steun van de Amerikaanse National Institutes of Health beurzen R01NS057476, P50NS010828, P01NS055104, R01EB000790, K99NS067050, R01HL081273 en R01EB007279 en Amerikaanse Heart Association verlenen 0855772D erkennen.

1. Breed gezichtsveld beeldvorming van de pO2 in corticale vaatstelsel van een rat <ol><li> Ratten (250 g -350 g) worden initieel verdoofd met isofluraan, en de femorale slagader en ader worden gecatheteriseerd de hartslag, bloeddruk en bloed gassen, evenals voor intraveneuze infusie te controleren. Lichaamstemperatuur is gehandhaafd op 37 ± 0,1 ° C. Tracheotomie wordt uitgevoerd, en ratten worden geventileerd met een mengsel van lucht en zuurstof. </li><li> Bloedmonsters voor het meten van de bloedgassen worden elke 30-45 min en de ventilatie en de anesthesie zijn aangepast aan de bloedgassen te houden binnen de normale fysiologische bereik. </li><li> Een gesloten craniale venster op de pariëtale been 4 mm x 4 mm groot is voorbereid voor de beeldvorming. Het bot en dura worden verwijderd en de craniale venster is gevuld met 1,5% agarose en verzegeld met een microscoop dekglaasje aan. Een extra 1 mm 2 braam gat op de frontale bot wordt gebruikt om de CSD te induceren door intracorticale micro-injectie van KCl (~ 10 ui, 1 M). Uiterst voorzichtig moeten worden genomen om schade van de corticale vaatstelsel te voorkomen. Overtollige warmte, mechanische druk of korte periode van hypoxie in gevaar kan brengen bloed-hersen barrière en veroorzaken lekkage van de kleurstof van het vaatstelsel in de interstitiële ruimte. </li><li> Een masker van optisch ondoorzichtig materiaal is geplaatst rond craniale venster. Het doel van het masker is te absorberen fosforescentie signaal dat afkomstig is van de kleurstof die in het weefsel gelekt uit de randen van de dura materie. De kleurstof in de interstitiële ruimte is de bron van de zeer heldere fosforescentie dat de meting kan bederven. De verhoogde helderheid van de kleurstof in interstitiële ruimte is het resultaat van opbouw van de kleurstof in de omgeving met een lage zuurstofdruk en een lage afschrikken tarief. De schade van de bloedvaten in experiment is dus gemakkelijk te herkennen aan het uiterlijk van heldere fosforescentie vlekken, in welk geval de experimentele data wordt afgewezen. </li><li> Na voltooiing van de operatie, is isofluraan gestaakt en anesthesie is overgeschakeld naar alphachloralose (50 mg / kg intraveneuze bolus, gevolgd door 40 mg / (kg h) infusie). </li><li> Dier wordt overgebracht op een kar met ventilator, bloeddruk en temperatuur te controleren. Terwijl het ademen van de omgevingslucht, wordt het dier al snel verplaatst naar de beeldvorming installatie en opnieuw aan de flowmeter met de juiste mengsel van lucht en zuurstof. </li><li> De stereotaxisch kader dat het dier houdt is geplaatst onder de doelstelling. Het craniale venster is in het midden van het beeldveld in het doel en evenwijdig aan het brandvlak. </li><li> De gepulste laser is ingeschakeld en ingesteld op een minimale hartslag energie. De optische beam is gericht op pulsenergie meter en puls energie geleverd aan het monster wordt aangepast om niet meer dan 10 mJ / cm 2. De bundel iss gericht op de schedel raam met schuine invalshoek van ~ 60 graden en laser iss uitgeschakeld. </li><li> Bloed gas metingen en aanpassingen van de ventilatie en de verdoving worden uitgevoerd totdat alle fysiologische parameters van het dier waren binnen de normale fysiologische bereik. </li><li> Ervan uitgaande dat het bloedvolume is ongeveer 7% van het lichaamsgewicht, een geschikte hoeveelheid van de fosforescentie sonde Oxyphor R3 wordt opgelost in 1 ml zoutoplossing om 4 x 10 -5 M bloed de concentratie van de sonde te bereiken. De probe-oplossing wordt geïnjecteerd via de lies. </li><li> Een 1 M oplossing van kalium-chloride wordt bereid en ~ 1 ul wordt ingespoten met de spuit via de braam gat in de frontale bot CSD induceren. </li><li> De laser is ingeschakeld en beeldvorming wordt gestart direct na de injectie van de KCl oplossing. Beeldvorming van fosforescentie wordt uitgevoerd tijdens de ~ 10 minuten. </li><li> Een ander bloed gas meting wordt uitgevoerd om te bevestigen dat de dierlijke fysiologische parameters nog steeds binnen het normale bereik. </li><li> Fosforescentie levens worden verkregen voor alle pixels door het aanbrengen van de single exponentieel verval met behulp van niet-lineaire vierkante fitting met statistische weging in Matlab. Fosforescentie levens worden omgerekend naar de pO2 waarden met behulp van een empirisch Stern Volmer-achtige relatie (vide infra). </li></ol> 2. Hoge resolutie twee-foton pO2 beeldvorming in corticale micro-vaatstelsel van een muis <ol><li> Muizen worden verdoofd met isofluorene en femorale slagader is gecatheteriseerd de hartslag, bloeddruk en bloed gassen, evenals voor de toediening van de kleurstof monitor. Lichaamstemperatuur is gehandhaafd op 37 ± 0,1 ° C en dieren zijn spontaan ademen een mengsel van lucht en zuurstof. </li><li> Een craniale venster is bereid volgens techniek die oorspronkelijk ontwikkeld door David Kleinfeld en Winfried Denk. Een goede zorg moeten worden genomen om eventuele schade aan de bloedvaten om eventuele lekkage van de kleurstof te voorkomen dat in de interstitiële ruimte. </li><li> Een aantal bloedmonsters voor het meten van de bloedgassen zijn genomen tijdens een hele voorbereiding procedure en ventilatie en anesthesie worden aangepast aan het bloed gas te houdenes binnen de normale fysiologische bereik. </li><li> Het dier wordt verplaatst naar de beeldvorming te stellen. Een aangepaste stereotaxisch kader dat het dier houdt is geplaatst onder de doelstelling. Het craniale venster is in het midden van het gezichtsveld onder de Olympus 4X doel en evenwijdig aan het brandvlak. </li><li> Een afbeelding van de craniale venster wordt genomen met de digitale camera door de oculairs, en de 4x doel is vervangen door de Olympus 20X objectief (NA = 0,95). </li><li> Bloed gas metingen en aanpassingen van de ventilatie en de verdoving worden uitgevoerd totdat alle fysiologische parameters van het dier binnen een normale fysiologische bereik. </li><li> Ervan uitgaande dat het bloedvolume is ongeveer 7% van het lichaamsgewicht, een geschikte hoeveelheid van de fosforescentie probe PtP-C343 wordt opgelost in 0,2 ml van een zoutoplossing tot ~ 15 uM bloedconcentratie van de sonde te bereiken. De probe-oplossing wordt geïnjecteerd via de arteria femoralis. </li><li> Begin het experiment door het instellen van de gewenste tijdsintervallen voor dye excitatie en emissie collectie op elke pixel. </li><li> Het verwerven van een survey-scan, die is een traag 2-dimensionale raster scan van fosforescentie intensiteit verval dat de bloedvaten structuur op de huidige diepte wordt weergegeven. Het doel is loodrecht verplaatst naar de craniale venster (Z-as) en langzaam 2D ​​overzicht scans van fosforescentie intensiteit worden genomen met de minimale laser vermogen bij 840 nm op de bloedvaten te vinden in de beeldvorming vliegtuig. </li><li> Bij elke imaging diepte, op basis van het onderzoek scan van fosforescentie op die diepte, zijn een reeks van punten in het vatenstelsel geselecteerd, en het opnemen van fosforescentie vervalt op elk punt wordt herhaald voor een vooraf bepaald aantal gemiddeld. </li><li> Stel de gewenste hoeveelheid van middelen, meetinterval en de duur van het experiment en start de meting. pO 2 metingen zijn verworven op de geselecteerde locaties op de gespecificeerde meetinterval voor de duur van het experiment. </li><li> Tijdens de metingen, de software opnieuw stuurt de excitatie laser om de geselecteerde locaties door het veranderen van de positie van de galvanometer scannen spiegels. Controle van de galvanometer scanners, elektro-optische modulator, en alle andere apparatuur worden uitgevoerd door maatwerk software in LabView. </li><li> Fosforescentie levens worden verkregen voor alle geselecteerde punten door het aanbrengen van de single exponentieel verval met behulp van niet-lineaire vierkante fitting in Matlab. Fosforescentie levens worden omgerekend naar de pO2 waarden met behulp van een empirisch Stern Volmer-achtige relatie (vide infra). </li><li> Na het verzamelen van de gegevens op verschillende corticale diepten, injecteren dextran-geconjugeerde fluoresceïne kleurstof in vasculatuur voor de beeldvorming van de microvasculatuur structuur. </li><li> Verkrijgen van een stapel van structurele beelden van de bloedvaten door het uitvoeren van de twee-foton beeldvorming van FITC fluorescentie met behulp van een groene kanaal in de vier-kanaals detector. </li><li> Experimenten op dieren werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen en voorschriften uiteengezet door het Massachusetts General Hospital Subcommissie onderzoek Animal Care in te stellen. </li></ol> 3. Representatieve resultaten: <img src="/files/ftp_upload/1694/1694fig1.jpg" alt="Figuur 1" /> Figuur 1. Panel (a) aan de linkerkant van deze figuur geeft een breed gezichtsveld beeld van de zuurstofdruk vóór de komst van een CSD golf. Paneel (b) aan de rechterkant toont de tijdelijke evolutie van de gemiddelde zuurstof druk tijdens CSD verspreiding binnen de regio van belang aangegeven op paneel (a). Figuur 2 (avi film): Dit filmpje toont de temporele evolutie van de zuurstof druk in de hele schedel raam tijdens propagatie van de CSD golf. Schaal balk geeft zuurstof druk in millimeter kwik. <img src="/files/ftp_upload/1694/1694fig3.jpg" alt="Figuur 3" /> Figuur 3. 3D-projectie van de verbeelde vasculatuur stack. De grijstinten geven een volumetrische schip masker, gemaakt op basis van de structurele beeld. Gemeten pO 2 waarden hebben een kleurcode. Schaal bar is 200 micrometer. Herdrukt met toestemming van Nature Publishing Group. 7

<ol><li>Kleinfeld, D., Friedman, B., Lyden, P. D., Shih, A. Y. Targeted occlusion to surface and deep vessels in neocortex via linear and nonlinear optical absorption, Animal Models of Acute Neurological Injuries. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKleinfeld%2C+D+%22Contemporary+Neuroscience+Series%22">Contemporary Neuroscience Series</a>. Chen, J., Xu, Z., Xu, X., Zhang, J. , Humana Press Inc. (2007).</li>
<li>Mostany, R., Portera-Cailliau, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Craniotomy+Surgery+Procedure+for+Chronic+Brain+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">A Craniotomy Surgery Procedure for Chronic Brain Imaging.</a> J Vis Exp. , (2008).</li>
<li>Lebedev, A. Y., Cheprakov, A. V., Sakadzic, S., Boas, D. A., Wilson, D. F., Vinogradov, S. A., A, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dendritic+Phosphorescent+Probes+for+Oxygen+Imaging+in+Biological+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Dendritic Phosphorescent Probes for Oxygen Imaging in Biological Systems.</a> Applied Materials & Interfaces. , (2009).</li>
<li>Finikova, O. S., Lebedev, A. Y., Aprelev, A., Troxler, T., Gao, F., Garnacho, C., Muro, S., Hochstrasser, R. M., Vinogradov, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+microscopy+by+two-photon-excited+phosphorescence%5BTitle%5D)+AND+%22Chemphyschem%22%5BJournal%5D)">Oxygen microscopy by two-photon-excited phosphorescence.</a> Chemphyschem. 9, 1673-1679 (2008).</li>
<li>Sakadžić, S., Yuan, S., Dilekoz, E., Ruvinskaya, S., Vinogradov, S. A., Ayata, C., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+imaging+of+cerebral+partial+pressure+of+oxygen+and+blood+flow+during+functional+activation+and+cortical+spreading+depression%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Opt%22%5BJournal%5D)">Simultaneous imaging of cerebral partial pressure of oxygen and blood flow during functional activation and cortical spreading depression.</a> Appl Opt. 48, D169-D177 (2009).</li>
<li>Yaseen, M. A., Srinivasan, V. J., Sakadzic, S., Wu, W., Ruvinskaya, S., Vinogradov, S. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+monitoring+of+oxygen+tension+in+cortical+microvessels+with+confocal+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Optical monitoring of oxygen tension in cortical microvessels with confocal microscopy.</a> Opt Express. 17, 22341-22350 (2009).</li>
<li>Sakadzic, S., Roussakis, E., Yaseen, M. A., Mandeville, E. T., Srinivasan, V. J., Arai, K., Ruvinskaya, S., Devor, A., Lo, E. H., Vinogradov, S. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-photon+high-resolution+measurement+of+partial+pressure+of+oxygen+in+cerebral+vasculature+and+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Two-photon high-resolution measurement of partial pressure of oxygen in cerebral vasculature and tissue.</a> Nat Methods. 7, 755-759 (2010).</li>
</ol>

Toonden we twee toepassingen van de pO2 meting in corticale microvasculatuur op basis van zuurstof-afhankelijke quenching van fosforescentie. Terwijl de eerste methode op basis van CCD imaging biedt breed gezichtsveld controle van de pO2, het meten van partiële druk van zuurstof in de corticale microvasculatuur op basis van twee-foton microscopie biedt capillaire resolutie en laat beeldvorming in de diepte. Beide methoden bieden een hoge snelheid en hoge signaal-ruis metingen. Daarnaast is de levensduur fosforescentie m...

<table><tbody><tr><td>Glycopyrrolate</td><td>Reagens</td><td>American Regent Inc.</td><td>NDC 0517-4605-25</td><td>Gebruikt om faryngeale, tracheale en bronchiale secreties te beheersen.</td></tr><tr><td>Lidocaine HCL</td><td>Reagens</td><td>Hospira Inc.</td><td>NDC 0409-4277-01</td><td>Gebruikt als lokale anesthesie tijdens chirurgische ingrepen.</td></tr><tr><td>Isofluraan</td><td>Reagens</td><td>Baxter Internationl Inc.</td><td>NDC 10019-360-40</td><td>Gebruikt als algemeen inhalatieanestheticum tijdens chirurgische ingrepen en als algemene anesthesie tijdens experimenten met muizen.</td></tr><tr><td>Alfa-chloraloze</td><td>Reagens</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C0128</td><td>Gebruikt als algemene anesthesie tijdens experimenten met ratten.</td></tr><tr><td>Fluoresceïne-isothiocyanaat&amp;#8211;dextraan</td><td>Reagens</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>FD2000S</td><td>Toegediend om een concentratie van ~ 500 nM in het bloed te verkrijgen.</td></tr></tbody></table>

cerebral blood oxygenatie meting op basis van zuurstof-afhankelijke afschrikken van fosforescentie

Cerebral Blood Oxygenation Measurement Based on Oxygen-dependent Quenching of Phosphorescence

Monitoring van de spatio-temporele karakteristieken van de cerebrale bloed en weefsel oxygenatie is cruciaal voor een beter begrip van de neuro-metabole-vasculaire relatie. Ontwikkeling van nieuwe pO2 meting modaliteiten met gelijktijdige controle van de pO2 in grotere gebied van beeld met een hogere ruimtelijke en / of temporele resolutie in staat zal stellen meer inzicht in de werking van het normale hersenen en zal ook een aanzienlijke impact op de diagnose en behandeling van neurovasculaire ziekten, zoals beroerte, ziekte van Alzheimer, en hoofdletsel. Optische beeldvorming modaliteiten hebben aangetoond een groot potentieel om een ​​hoge resolutie en spatiotemporele Quantitative Imaging van de pO2 op basis van hemoglobine absorptie in zichtbare en nabij-infrarode bereik van optische spectrum te bieden. Echter, multispectrale meting van de cerebrale bloedoxygenatie vertrouwt op foton migratie door de zeer verstrooiing hersenweefsel. Schatting en modellering van weefsel optische parameters, die kan ondergaan dynamische veranderingen tijdens het experiment, is meestal vereist voor nauwkeurige schatting van het bloed zuurstof. Aan de andere kant moet de schatting van de partiële druk van zuurstof (pO2) op basis van zuurstof-afhankelijke quenching van fosforescentie niet significant worden beïnvloed door de veranderingen in de optische parameters van het weefsel en zorgt voor een absolute maatstaf is van pO2. Experimentele systemen die zuurstof-gevoelige kleurstoffen te gebruiken zijn aangetoond in in vivo studies van de geperfuseerde weefsel als voor het toezicht op het zuurstofgehalte in het weefsel culturen, waaruit blijkt dat fosforescentie afschrikken is een krachtige techniek die in staat van nauwkeurige zuurstof beeldvorming in de fysiologische pO2 bereik. Hier laten we zien met twee verschillende beeldvormende modaliteiten hoe de meting van de pO2 te voeren in de corticale vasculatuur op basis van fosforescentie lifetime imaging. In de eerste demonstratie presenteren wij breed gezichtsveld beeldvorming van pO2 in de corticale oppervlak van een rat. Dit beeldvormende modaliteit heeft relatief eenvoudige experimentele opstelling op basis van een CCD-camera en een gepulseerd groene laser. Een voorbeeld van het toezicht op de corticale het verspreiden van een depressie op basis van fosforescentie levensduur van Oxyphor R3 kleurstof werd gepresenteerd. In de tweede demonstratie presenteren wij een hoge resolutie twee-foton pO2 beeldvorming in corticale micro-vaatstelsel van een muis. De experimentele opstelling bestaat uit een op maat gemaakte twee-foton microscoop met femtoseconde laser, elektro-optische modulator, en foton-tellen van foto multiplier buis. We presenteren een voorbeeld van beeldvorming van de pO2 heterogeniteit in de corticale microvasculatuur waaronder haarvaten, met behulp van een nieuwe PtP-C343 kleurstof met verbeterde twee-foton excitatie doorsnede. Klik hier om het bijbehorende artikel wordt weergegeven <a href="http://www.jove.com/Details.php?ID=1731">Synthese en kalibratie van Phosphorescent nanosondes voor zuurstof Imaging in Biological Systems.</a>

We presenteren een experimentele procedure voor het meten van de partiële druk van zuurstof (pO2) in cerebrale vaatstelsel op basis van zuurstof-afhankelijke quenching van fosforescentie. Dier voorbereiding en beeldvormende procedures werden uiteengezet voor zowel grote beeldveld van CCD-gebaseerde beeldvorming van pO2 in ratten en twee-foton excitatie gebaseerde beeldvorming van de pO2 in muizen.

Cerebral Blood Oxygenatie meting op basis van zuurstof-afhankelijke Afschrikken van Fosforescentie

Het monitoren van de spatiotemporele kenmerken van de cerebrale bloed- en weefseloxygenatie is cruciaal voor een beter begrip van de...

Hallo, ik ben Sava Saje van het Photo Migration Imaging Laboratory van David Bo in het Martino Center for Biomedical Imaging bij het Massachusetts General Hospital. En ik ben ook een medewerker van het David Bo Laboratory en ik kom uit hetzelfde lab. Vandaag gaan we u twee procedures laten zien voor het meten van de zuurstofspanning in de corticale microvasculatuur bij kleine knaagdieren, gebaseerd op zuurstofafhankelijke quenching van fosforescentie.Wij gebruiken deze technieken in ons laboratorium om de zuurstoftoevoer en -consumptie te bestuderen onder normale en pathologische hersencondities. Laten we beginnen. Bereid eerst verschillende dekglasjes voor, omringd door optisch absorberende maskers gemaakt van zwart isolatietape.De maskers moeten openingen hebben met een diameter van ongeveer 3,5 millimeter. Deze dekglasplaatjes worden gebruikt om de craniële vensters af te dichten, terwijl het absorberende masker het fosforescerende signaal blokkeert van elke kleurstof die uit de randen van de craniële vensters is gelekt. Bereid nu het afgedichte craniële venster op het schedelbot voor.De details van de preparatie kunnen worden teruggevonden in de artikelen van Kleinfeld et al en Masini et al die in deze publicatie worden gereferieerd. Bij deze preparatie wordt de dura mater verwijderd. Zorg ervoor dat het masker alle randen van het craniële venster bedekt.Maak nu met een tandartsboor een extra boorgat van één millimeter in het frontale bot. Dit gat zal later worden gebruikt om corticale spreidingsdepressie op te wekken. Wees voorzichtig om in geen enkele stap de corticale vaatstructuren te beschadigen.De beeldgevingsopstelling bestaat uit een quantel brilliant gepulste nd:YAG-laser bij 532 nanometer en 10 hertz, waarbij een klein deel van de pulsenergie wordt gekoppeld aan een multimodevezel en naar het monster wordt geleid. De energie van elke puls wordt tevens gemeten met een fotodiode. Een CCD-camera dient als beeldsensor.De QE van law vision is gemonteerd op een verticale Z-tafel. We gebruiken een Olympus 4X objectief met een werkafstand van 29 millimeter. Een hoogdoorlaatfilter met een afsnijgolflengte van 650 nanometer en een tubuslens met een brandpuntsafstand van 100 millimeter zijn voor de camera gemonteerd terwijl het dier is geplaatst.Pas de positie van het objectief aan. Stel de laser nu in op een minimale pulsenergie en schakel deze in. Meet de straalenergie met een optische pulsenergiemeter en stel de Q-switch af.Stel de vertragingstijd zo in dat de pulsenergie die aan het monster wordt geleverd 10 millijoules per centimeter squared niet overschrijdt. Controleer vervolgens of alle fysiologische parameters van het dier zich binnen het normale fysiologische bereik bevinden. Los daarna een gewicht-adequante hoeveelheid van de zuurstofgevoelige fosforescentie-probe op.Oxy four R three, ontwikkeld door Libi Dev et al., in één milliliter saline om een concentratie van 40 micromolar in het bloed te bereiken. Injecteer de oplossing langzaam in de vena femoralis. Injecteer nu ongeveer één microliter van een een molar oplossing kaliumchloride via het boorgat in het frontale bot om cortical spreading depression op te wekken en start de software voor gegevensverwerving.De beeldvorming van de fosforescentie moet ongeveer 10 minuten duren. Tijdens het experiment worden de fosforescentiebeelden in realtime op het scherm weergegeven. Neem na de beeldvorming opnieuw een bloedmonster om te bevestigen dat de bloedgassen van het dier nog steeds binnen het normale fysiologische bereik liggen.Hier zijn enkele representatieve resultaten van wide-field CCD-imaging van PO O2 tijdens corticale spredingsdepressie. De linkerkant van deze figuur toont een wide-field view-afbeelding van de zuurstofdruk vóór de aankomst van een CSD-golf. De rechterkant toont de temporele evolutie van de gemiddelde zuurstofdruk tijdens de CSD-propagatie binnen het op de linkerkant gemarkeerde interessegebied.Deze film toont de temporele evolutie van de zuurstofspanning in het gehele craniele venster. Tijdens de voortplanting van de CSD-golf geeft de schaalbalk de zuurstofdruk aan in millimeters kwik voor tweefoton-imaging van de zuurstofspanning en de corticale microvasculatuur van een muis. Bereid het craniale venster voor zoals beschreven in Jo-artikel nummer zes 80 en voeg de canule in de femorale arterie in.Voor beeldvorming gebruiken we een Olympus 20 x infrarood gecoate waterimmersie-objectief; we lossen een gewichtstoepasselijke hoeveelheid van de zuurstofgevoelige fosforescentie-probe, PTPC 3 43, ontwikkeld door Kova et al, op in 0,2 ml zoutoplossing en filteren dit door een twee micron filter. Nadat is vastgesteld dat de fysiologische parameters van het dier binnen het normale fysiologische bereik liggen, wordt de PTP C3 43-oplossing zeer langzaam in de arteria femoralis geïnjecteerd. De belangrijkste componenten van de experimentele opstelling zijn een femtoseconde-laser ingesteld op 840 nanometer, een elektro-optische modulator, galvanometrische scanners, Olympus scan- en tubuslenzen, en een vierkanaals detector met PMT's.Eén detectiekanaal bevat zowel een PMT als een discriminator. Fotonaantallen worden verzameld met een digitale printplaat met hoge snelheid. Alle aspecten van het experiment worden aangestuurd door software geschreven in LabVIEW en C.Begin het experiment door de gewenste tijdsintervallen voor excitatie van de kleurstof en collectie van de emissie in te stellen. Maak bij elke pixel eerst een survey-scan, wat een langzame tweedimensionale rasterscan is van het verval van de fosforescentie-intensiteit die de vasculaire structuur op de huidige diepte weergeeft. Selecteer op basis van het survey-scanbeeld intravasculaire locaties om PO₂ te meten. Tijdens de metingen herleidt de software de excitatielaser naar de geselecteerde locaties door de positie van de galvanometerscanspiegels te wijzigen.Stel het gewenste aantal gemiddelde meetintervallen en de experimentduur in en start de meting. Er worden twee PO-metingen verzameld op de geselecteerde locaties met het opgegeven meetinterval gedurende de duur van het experiment. Na het verzamelen van gegevens op verschillende corticale dieptes wordt dextrine-geconjugeerde fluorescerende kleurstof in de vaten geïnjecteerd voor beeldvorming.De microvasculaire structuur. Verkrijg een stack van structurele beelden van de vasculatuur door twee-fotonen beeldvorming van fit c-fluorescentie uit te voeren met een groen kanaal in de vierkanaalsdetector. Hier presenteren we een 3D-projectie van de gefotografeerde microvasculaire stack.De grijstinten vertegenwoordigen een volumetrisch vatmasker dat is gemaakt op basis van het structurele beeld. De gemeten PO twee-waarden zijn kleurgecodeerd. De schaalbalk is 200 micrometers.We hebben zojuist twee procedures gedemonstreerd voor het meten van de zuurstofspanning in de corticale microvasculatuur bij kleine knaagdieren, gebaseerd op zuurstofafhankelijke quenching van fosforescentie. Bij het uitvoeren van deze procedures is het belangrijk om zeer schone hersenchirurgie uit te voeren en een veiligheidsbril te dragen tijdens het bedienen van de lasers. Dat is alles.Bedankt voor het kijken en veel succes met uw experimenten.

cerebral-blood-oxygenation-measurement-based-on-oxygen-dependent

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

We presenteren de beginselen van zuurstof metingen door fosforescentie afschrikken en herziening ontwerp van porfyrine-op basis van dendritische nanosensoren voor zuurstof imaging in biologische systemen.

Synthese en Kalibratie van Phosphorescent nanosondes voor zuurstof Imaging in Biological Systems

Hier beschrijven een werkwijze om direct zichtbaar microregional weefselhypoxie in de muis...

Detectie van Microregional Hypoxie in Mouse Cerebral Cortex door twee-foton Imaging van endogene NADH fluorescentie

We combineerden frequentie-domein nabij-infrarood spectroscopie maatregelen van de cerebrale oxygenatie hemoglobine met diffuse correlatie spectroscopie maatregelen van de cerebrale doorbloeding index om een ​​index van zuurstof metabolisme te schatten. We testten het nut van deze maatregel als een bed screening instrument om de gezondheid en ontwikkeling van de pasgeborene hersenen te evalueren.

Niet-invasieve optische meting van Cerebral Metabolisme en Hemodynamica bij zuigelingen

Dit protocol beschrijft repetitieve hypoxische preconditie, of korte blootstellingen aan systemische hypoxie die infarctvolumes en bloed-hersenbarrière-storingen verminderen na een voorbijgaande occlusie van de middelste hersenslagader bij muizen. Het beschrijft ook dubbele kwantificering van infarctvolume en bloed-hersenbarrière-storing na een beroerte om de werkzaamheid van neurovasculaire bescherming te beoordelen.

Kwantificering van Neurovasculaire Protection Na Repetitive Hypoxische Voorconditionering en Transient midden cerebrale slagader Occlusie in Muizen

Hypoxie simulatie bij de mens is meestal uitgevoerd door het inademen van hypoxie gasmengsels. Voor deze studie werden apneu duikers gebruikt om dynamische hypoxie bij de mens simuleert. Bovendien, fysiologische veranderingen in desaturatie en re-verzadigingskinetiek werden geëvalueerd met niet-invasieve instrumenten zoals Near-Infrared-Spectroscopie (NIRS) en perifere zuurstof verzadiging (SpO 2).

Een Model klinisch relevante Hypoxie bij mensen simuleren

Hier presenteren we een methode van de spectroscopische karakterisering van organische moleculen door middel van time-resolved fotoluminescentie spectroscopie op de nanoseconde-naar-milliseconde tijdschaal in zuurstofvrije omstandigheden. Methoden voor het efficiënt verwijderen zuurstof uit de monsters en, dus, beperken luminescentie blussen worden ook beschreven.

Time-resolved fotofysische karakterisering van Triplet-oogst organische verbindingen in een zuurstofvrije omgeving met behulp van een iCCD Camera

Dit protocol laat zien hoe de functionele connectiviteit van de rusttoestand in de menselijke prefrontale cortex kan worden gemeten met behulp van een op maat gemaakt diffuus correlatiespectroscopie-instrument. Het rapport bespreekt ook praktische aspecten van het experiment en gedetailleerde stappen voor het analyseren van de gegevens.

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functionele connectiviteit van het menselijk brein met behulp van optical diffuse correlatie spectroscopie

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor het niet-invasief monitoren van cerebrale hemodynamiek van neurokritische patiënten in realtime en aan het bed met behulp van diffuse optica. In het bijzonder maakt het voorgestelde protocol gebruik van een hybride diffuus optisch systeem om real-time informatie over cerebrale oxygenatie, cerebrale bloedstroom en cerebrale metabolisme te detecteren en weer te geven.

Real-time monitoring van neurokritische patiënten met diffuse optische spectroscopieën

Het protocol beschrijft high-throughput sferoïde generatie voor bioprinting met behulp van de multi-parametrische analyse van hun oxygenatie en celdood op een standaard fluorescentiemicroscoop. Deze aanpak kan worden toegepast om de levensvatbaarheid van de sferoïden te controleren en standaardisatie uit te voeren, wat belangrijk is bij het modelleren van 3D-weefsel, tumormicro-omgeving en succesvolle (micro)weefselbiofabricage.

Betaalbare zuurstofmicroscopie-geassisteerde biofabricage van meercellige sferoïden

Dit artikel beschrijft het gebruik van een nieuwe, snelle optische imager voor de macroscopische fotoluminescentie lifetime imaging van monsters die lang verval uitzenden. De integratie-, beeldacquisitie- en analyseprocedures worden beschreven, samen met de voorbereiding en karakterisering van de sensormaterialen voor de beeldvorming en de toepassing van de imager bij het bestuderen van biologische monsters.

Fluorescentie Lifetime Macro Imager voor biomedische toepassingen

We beschrijven een protocol om niet-invasief en continu de absolute microvasculaire bloedstroomindex en zuurstofverzadiging in het bloed te meten met behulp van een multimodaal apparaat op basis van nabij-infrarood diffuse optica. Vervolgens evalueren we de stofwisseling van zuurstofverbruik en reactieve hyperemie met behulp van een vasculaire occlusietest.

Niet-invasieve monitoring van microvasculaire oxygenatie en reactieve hyperemie met behulp van hybride, nabij-infrarood diffuse optische spectroscopie voor kritieke zorg

Leer zuurstofspanning meten in cerebrale microvasculatuur van ratten en muizen met fosforescentie-quenching. Deze techniek onthult zuurstofdynamiek in normale en pathologische hersentoestanden.

Cerebral Blood Oxygenatie meting op basis van zuurstof-afhankelijke Afschrikken van Fosforescentie

Meer video's verkennen