Name: In vivo beeldvorming van Optic Nerve Fiber Integrity by-Contrast Enhanced MRI in Muizen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 38 s
Description: Leer contrast-versterkte MRI voor beeldvorming van de visuele projectie bij muizen. Deze methode maakt longitudinale in vivo-studies mogelijk naar optische zenuwdegeneratie en neurodegeneratieve ziekten.

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

playerTrialDesktop

AK wordt ondersteund door de Oppenheim Foundation en RH wordt ondersteund door de Velux Foundation. Wij danken I. Krumbein voor technische en K. Buder voor histologische ondersteuning en J. Goldschmidt (Leibniz Instituut voor Neurobiologie, Magdeburg, Duitsland) voor technisch advies inzake TIMM kleuring.

Alle dierlijke interventies worden uitgevoerd in overeenstemming met het Europees Verdrag voor Animal Care en gebruik van proefdieren en de ARVO verklaring voor het gebruik van dieren in Oogheelkundige en Vision Research. Alle experimenten zijn goedgekeurd door de lokale ethische commissie. De procedure van ON letsel bij muizen wordt elders 9 beschreven. 1. Intravitreale Mangaan Injection <ol><li> Voer de Mn2 + injectie 24 uur vóór de MR scannen met behulp van een assistent. Verdoven dieren door intraperitoneale injectie van een 5% chloraalhydraatoplossing (420-450 mg / kg lichaamsgewicht in steriele PBS). Voor aanvullende topische anesthesie, breng een druppel vloeistof conjuncain (0,4% oxybuprocaïne hydrochloride) om het hoornvlies voorafgaand aan oog punctie. Injecteren 15 nmol Mn 2 + per oog bereiden een 7,5 mM MnCl2 oplossing, bijvoorbeeld door het verdunnen van 1 L 1 M MnCl2 stockoplossing in 132 LH 2 &lt;/ Sub&gt; O. Laad 5 ul van de uiteindelijke oplossing in een 5 pl Hamilton spuit verbonden met een 34 G klein naaf verwisselbare naald (RN naald). </li><li> Bij het starten met het rechter oog, plaatst u de muis-linker-zijdige onder een binoculair microscoop en voorzichtig open en zet de juiste oog tussen de duim en wijsvinger van je linkerhand. Pak de spuit met je rechterhand en pak de naald dicht bij de tip. Voor atraumatische punctie van de oogbol, voorzichtig steek de naald in het glasachtig lichaam in de infero-temporele omtrek ongeveer 1 mm distaal van de limbus, waardoor sclerale schepen sparen. </li><li> Vervolgens, de assistent langzaam past de totale 2 pl terwijl het regelen van de omvang van de Hamilton spuit. Tijdens deze procedure bewaken optimale plaatsing van de naald onder de microscoop en punctie van de lens of morsen van de vloeistof te voorkomen. Houd de naald statisch geplaatst voor een extra 30 seconden, trek hem dan langzaam naar vloeibaar te minimaliserenlekkage vanuit de injectieplaats. </li><li> Tijdens de gehele procedure, moet speciale zorg worden genomen om de druk op de ogen te vermijden. Ook, vermijd hard of talrijke pogingen om doorboren de oogbol. Sinds Mn 2 + opname in RGC en transport langs de ON is al verzadigd bij 15 nmol MnCl2, dit minimaliseert signaal variaties met iets onnauwkeurig injectie volumes. Voor bilaterale verbetering van het signaal van de visuele projectie, herhaal de injectie procedure voor het linkeroog. </li><li> Breng ofloxacine bevattende (3 mg / ml) oogdruppels en panthenol bevattende zalf eenmaal na de procedure ooginfecties en drogen van de ogen te voorkomen. De terugkeer van de muizen naar hun kooien onder normale woonomstandigheden tot het begin van de MR-scan. </li></ol> 2. Animal Voorbereiding voor MRI <ol><li> Verdoven van de muis door toediening van een 2% / 98% isofluraan / zuurstof gasmengsel. Monteer de muis op een muis houder in een bijna horizontale, niet getwist positie. Insert het in de MR spoel, die vervolgens wordt aangepast in de MR-scanner. Monitor ademhaling en hartslag door geschikte systemen. Voor technische details, zie Herrmann et al. 20. </li><li> Tijdens MRI, levering anesthesie door continue inblazen van een aanvankelijk 1,5% / 98,5% isofluraan / zuurstof gasmengsel via een verdamper aangesloten op de muis hoofd houder door een geïntegreerde buis. Tijdens het scannen, stel de diepte van anesthesie volgens de opgenomen vitale parameters (bijvoorbeeld streven naar een stabiele ademhalingssnelheid van 40 ademhalingen per minuut). Met een verwarmingsinrichting hou het oppervlak lichaamstemperatuur stabiel tussen 35 en 37 ° C, zoals gemeten met een temperatuursensor gepositioneerd aan de abdominaal van de muis. Voor technische details, zie Herrmann et al. 17. </li><li> Na de scan, bevrijden de muis van de houder en voorzien van zuivere zuurstof om het herstel van de anesthesie te versnellen. Daarnaast houdt de lichaamstemperatuur stabiel door het gebruik vaneen rood licht warmtebron. </li></ol> 3. MRI protocol <ol><li> Het protocol is gevalideerd voor een 3 Tesla scanner uitgerust met een speciale, SNR-efficiënt, klein dier spoel (lineair gepolariseerde Litz spoel) met een effectief beeldveld van 35 mm × 38 mm. Bedien de spoel in zend-ontvangst mode. </li><li> Met het dier op zijn definitieve plaats, past de melodie en match van de spoel met behulp van een frequentie analyzer. Stel handmatig de zender referentiespanning en de shim stromen op de foto om de homogeniteit en kwaliteit te optimaliseren. </li><li> Verwerven T 1-gewogen TSE 2D beelden met een resolutie van 0,5 mm × 0,5 mm × 2 mm in sagittale en transversale uitzicht voor de planning. De planning MR scans, verwerven de MEMR afbeeldingen in coronale meetrichting geroteerd evenwijdig aan het hoofd van het dier met fasecodering langs de links-rechts richting zijn. Om acquisitie te minimaliseren, gebruik dan een rechthoekige gezichtsveld aangepast aan dewerkelijke afmetingen van de kop. Gebruik een verwende 3D FLASH sequentie (VIBE 3D) met de volgende parameters: basismatrix 256, gezichtsveld van 54 mm x 50,65 mm x 14,08 mm, met behulp van 93.8% rechthoekig gezichtsveld in fasecoderende richting en 128 schijfjes van 0,11 mm plakdikte met plak resolutie ingesteld op 61%. </li><li> Activeer de in-plane interpolatie tot de uiteindelijke beelden te creëren met 512 × 480 × 128, een effectieve resolutie van 0,21 mm x 0,21 mm x 0,18 mm (0,1 mm x 0,1 mm x 0,09 mm geïnterpoleerd), echo tijd T E = 6,51 msec, herhalingstijd T R = 16 msec, bandbreedte = 160 Hz / px, flip hoek = 22 °. Breng twee gemiddelden en drie herhalingen tot een totale overname (T A) van ongeveer 30 minuten te bereiken. </li></ol> 4. MRI Data Analysis <ol><li> Analyseer de gegevens met behulp van de software syngo fastView. Voor kwantitatieve verbetering van het signaal, selecteert gedefinieerde gebieden of belangstelling 2D planaire MRI-opnamen en bepalen signaalintensiteiten (SI) van de versterkte structuur (SI MEMRI), weefsel achtergrond (SI achtergron) en de standaarddeviatie van de ruis (SD N). Gebruik indien nodig een muis hersenen atlas om neuro-anatomische oriëntatie voor LGN en SC structuren te vergemakkelijken. Bereken de contrast-ruisverhouding (CNR) volgens de formule: </li><li> CNR = (SI MEMRI - SI achte) / SD N </li><li> Kwantificeren drie opeenvolgende beelden voor de gemiddelde CNR berekening voor elk monster. In bilateraal geïnjecteerd dieren, analyseren elk halfrond onafhankelijk. </li><li> Voor de voorstelling van horizontale, coronale en sagittale beelden, berekenen multiplanaire reconstructies van de oorspronkelijke 3D-MRI data set. Deze bewerkte beelden zijn niet geschikt voor kwantitatieve analyse. Geanimeerde 3D-reconstructies (maximale intensiteit projecties, MIP) van de Retino creëren-Tectal projectie, gebruik maken van een angiografie post-processing software module. </li></ol> 5. Mn 2 + Autometallography (TIMM kleuring) <ol><li> Voor TIMM kleuring van Mn 2 + getraceerd hersenstructuren volgende MEMRI, injecteren een dosering van 15-150 nmol Mn 2 + ivit 24 uur voorafgaand aan de beeldvorming. </li><li> Na de MR scannen, perfuseren de dieren met 30 ml ijskoude 0,325% Na 2S in PBS (pH 7,4). Ontleden retinae en vries monsters Vriescoupe. </li><li> Snijd sequentiële, equatoriale secties van 15 micrometer dikte op een cryotoom. </li><li> Voer TIMM kleuring 21 in afwezigheid van fixeermiddel en cryoprotection volgens Angenstein et al. 22. </li></ol> 6. Statistische analyse Uitvoeren van statistische analyses met behulp van de Student&#39;s t-test voor enkelvoudige vergelijkingen, gevolgd door post hoc ANOVA. Gegevens zijn weergegeven als gemiddelde ± standaardfout. Individuele N nummers zijnafzonderlijk vermeld voor elk experiment. Resultaten bereiken P ≤ 0,05 wordt als statistisch significant (p ≤ 0,05, *, p ≤ 0,01, **, P ≤ 0,001, ***).

<ol><li>Kretz, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simvastatin+promotes+heat+shock+protein+27+expression+and+Akt+activation+in+the+rat+retina+and+protects+axotomized+retinal+ganglion+cells+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Dis%22%5BJournal%5D)">Simvastatin promotes heat shock protein 27 expression and Akt activation in the rat retina and protects axotomized retinal ganglion cells in vivo.</a> Neurobiol Dis. 21, 421-430 (2006).</li>
<li>Lima, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combinatorial+therapy+stimulates+long-distance+regeneration%2C+target+reinnervation%2C+and+partial+recovery+of+vision+after+optic+nerve+injury+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Int+Rev+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Combinatorial therapy stimulates long-distance regeneration, target reinnervation, and partial recovery of vision after optic nerve injury in mice.</a> Int Rev Neurobiol. 106, 153-172 (2012).</li>
<li>Lima, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Full-length+axon+regeneration+in+the+adult+mouse+optic+nerve+and+partial+recovery+of+simple+visual+behaviors%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Full-length axon regeneration in the adult mouse optic nerve and partial recovery of simple visual behaviors.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 9149-9154 (2012).</li>
<li>Goetze, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vision+and+visual+cortical+maps+in+mice+with+a+photoreceptor+synaptopathy%3A+reduced+but+robust+visual+capabilities+in+the+absence+of+synaptic+ribbons%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Vision and visual cortical maps in mice with a photoreceptor synaptopathy: reduced but robust visual capabilities in the absence of synaptic ribbons.</a> Neuroimage. 49, 1622-1631 (2010).</li>
<li>Luo, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+evaluation+of+retinal+ganglion+cell+axon+regeneration+and+pathfinding+in+whole+mouse+tissue+after+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional evaluation of retinal ganglion cell axon regeneration and pathfinding in whole mouse tissue after injury.</a> Exp Neurol. 247, 653-662 (2013).</li>
<li>Pautler, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+neuronal+tract+tracing+using+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">In vivo neuronal tract tracing using manganese-enhanced magnetic resonance imaging.</a> Magn Reson Med. 40, 740-748 (1998).</li>
<li>Watanabe, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+of+retinal+projections+in+the+living+rat+using+high-resolution+3D+gradient-echo+MRI+with+Mn2%2B-induced+contrast%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Mapping of retinal projections in the living rat using high-resolution 3D gradient-echo MRI with Mn2+-induced contrast.</a> Magn Reson Med. 46, 424-429 (2001).</li>
<li>Pautler, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo%2C+trans-synaptic+tract-tracing+utilizing+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+%28MEMRI%29%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+biomed%22%5BJournal%5D)">In vivo, trans-synaptic tract-tracing utilizing manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI).</a> NMR biomed. 17, 595-601 (2004).</li>
<li>Haenold, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging+of+the+mouse+visual+pathway+for+in+vivo+studies+of+degeneration+and+regeneration+in+the+CNS%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging of the mouse visual pathway for in vivo studies of degeneration and regeneration in the CNS.</a> Neuroimage. 59, 363-376 (2012).</li>
<li>Lindsey, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging+of+the+visual+system+in+vivo%3A+transsynaptic+illumination+of+V1+and+V2+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging of the visual system in vivo: transsynaptic illumination of V1 and V2 visual cortex.</a> Neuroimage. 34, 1619-1626 (2007).</li>
<li>Bearer, E. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+neuronal+activity+and+kinesin+on+tract+tracing+by+manganese-enhanced+MRI+%28MEMRI%29%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Role of neuronal activity and kinesin on tract tracing by manganese-enhanced MRI (MEMRI).</a> Neuroimage. 37, Suppl 1. S37-S46 (2007).</li>
<li>Mendonca-Dias, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paramagnetic+contrast+agents+in+nuclear+magnetic+resonance+medical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Nucl+Med%22%5BJournal%5D)">Paramagnetic contrast agents in nuclear magnetic resonance medical imaging.</a> Semin Nucl Med. 13, 364-376 (1983).</li>
<li>Thuen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+MRI+of+the+optic+visual+pathway+and+optic+nerve+injury+in+adult+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced MRI of the optic visual pathway and optic nerve injury in adult rats.</a> J Magn Reson Imaging. 22, 492-500 (2005).</li>
<li>Sandvig, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+MRI+of+olfactory+ensheathing+cell+grafts+and+regenerating+axons+in+transplant+mediated+repair+of+the+adult+rat+optic+nerve%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+biomed%22%5BJournal%5D)">In vivo MRI of olfactory ensheathing cell grafts and regenerating axons in transplant mediated repair of the adult rat optic nerve.</a> NMR biomed. 25, 620-631 (2012).</li>
<li>Chan, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+retinotopic+mapping+of+superior+colliculus+using+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">In vivo retinotopic mapping of superior colliculus using manganese-enhanced magnetic resonance imaging.</a> Neuroimage. 54, 389-395 (2011).</li>
<li>Chan, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+chromium-enhanced+MRI+of+the+retina%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">In vivo chromium-enhanced MRI of the retina.</a> Magn Reson Med. 68, 1202-1210 (2012).</li>
<li>Herrmann, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Possibilities+and+limitations+for+high+resolution+small+animal+MRI+on+a+clinical+whole-body+3T+scanner%5BTitle%5D)+AND+%22Magma%22%5BJournal%5D)">Possibilities and limitations for high resolution small animal MRI on a clinical whole-body 3T scanner.</a> Magma. 25, 233-244 (2012).</li>
<li>Villegas-Perez, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+and+protracted+phases+of+retinal+ganglion+cell+loss+follow+axotomy+in+the+optic+nerve+of+adult+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Rapid and protracted phases of retinal ganglion cell loss follow axotomy in the optic nerve of adult rats.</a> J Neurobiol. 24, 23-36 (1993).</li>
<li>Takahashi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+spontaneous+optic+neuropathy+in+NF-%CE%BA%CE%9250-deficient+mice%3A+requirement+for+NF-%CE%BA%CE%92p50+in+ganglion+cell+survival%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropathol+Appl+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Development of spontaneous optic neuropathy in NF-κΒ50-deficient mice: requirement for NF-κΒp50 in ganglion cell survival.</a> Neuropathol Appl Neurobiol. 33, 692-705 (2007).</li>
<li>Herrmann, K. H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+compatible+small+animal+monitoring+and+triggering+system+for+whole+body+scanners%5BTitle%5D)+AND+%22Z+Med+Phys%22%5BJournal%5D)">MRI compatible small animal monitoring and triggering system for whole body scanners.</a> Z Med Phys. 24, 55-64 (2013).</li>
<li>Danscher, G., Zimmer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+Timm+sulphide+silver+method+for+light+and+electron+microscopic+localization+of+heavy+metals+in+biological+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Histochemistry%22%5BJournal%5D)">An improved Timm sulphide silver method for light and electron microscopic localization of heavy metals in biological tissues.</a> Histochemistry. 55, 27-40 (1978).</li>
<li>Angenstein, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+MRI+reveals+structural+and+functional+changes+in+the+cortex+of+Bassoon+mutant+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+cortex%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced MRI reveals structural and functional changes in the cortex of Bassoon mutant mice.</a> Cereb cortex. 17, 28-36 (2007).</li>
<li>Thuen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+MRI+of+the+rat+visual+pathway%3A+acute+neural+toxicity%2C+contrast+enhancement%2C+axon+resolution%2C+axonal+transport%2C+and+clearance+of+Mn%282%29%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced MRI of the rat visual pathway: acute neural toxicity, contrast enhancement, axon resolution, axonal transport, and clearance of Mn(2).</a> J Magn Reson Imaging. 28, 855-865 (2008).</li>
<li>Lehmann, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vision+and+visual+plasticity+in+ageing+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Restor+Neurol+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Vision and visual plasticity in ageing mice.</a> Restor Neurol Neurosci. 30, 161-178 (2012).</li>
<li>Takeda, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese+transport+in+the+neural+circuit+of+rat+CNS%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Bull%22%5BJournal%5D)">Manganese transport in the neural circuit of rat CNS.</a> Brain Res Bull. 45, 149-152 (1998).</li>
<li>Nairismagi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+of+mossy+fiber+plasticity+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging of mossy fiber plasticity in vivo.</a> Neuroimage. 30, 130-135 (2006).</li>
<li>Smith, K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+axonal+transport+rates+decrease+in+a+mouse+model+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">In vivo axonal transport rates decrease in a mouse model of Alzheimer's disease.</a> Neuroimage. 35, 1401-1408 (2007).</li>
<li>Berkowitz, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+and+simultaneous+imaging+of+layer-specific+retinal+functional+adaptation+by+manganese-enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Noninvasive and simultaneous imaging of layer-specific retinal functional adaptation by manganese-enhanced MRI.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 47, 2668-2674 (2006).</li>
<li>Schnapf, J. L. B. D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+photoreceptor+cells+respond+to+light%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Am%22%5BJournal%5D)">How photoreceptor cells respond to light.</a> Sci. Am. 256 (8), (1987).</li>
<li>Yu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+auditory+brain+mapping+in+mice+with+Mn-enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">In vivo auditory brain mapping in mice with Mn-enhanced MRI.</a> Nat Neurosci. 8, 961-968 (2005).</li>
<li>Sun, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+topical+loading+for+manganese-enhanced+MRI+of+the+mouse+visual+system%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Noninvasive topical loading for manganese-enhanced MRI of the mouse visual system.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 52, 3914-3920 (2011).</li>
<li>Sun, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+repeated+topical-loaded+manganese-enhanced+MRI+on+the+mouse+visual+system%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Impact of repeated topical-loaded manganese-enhanced MRI on the mouse visual system.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 53, 4699-4709 (2012).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.

MEMRI van het visuele systeem breidt conventionele neurobiologische technieken voor het beoordelen van de functionaliteit onder naïef en pathologische omstandigheden. Naast het bieden van een uniek inzicht in de integriteit van een geïsoleerd CZS vezel-darmkanaal, kan MEMRI gemakkelijk worden aangevuld met gedragstesten, bijvoorbeeld, optometrie en visueel gebaseerd water taken, om de onmiddellijke gevolgen van een bepaald paradigma voor visuele waarneming te onderzoeken. Het verbindt ook elektrofysiologische e...

Op basis van haar gunstige neuro-anatomische structuur het knaagdier visuele systeem biedt unieke mogelijkheden om farmacologische stoffen en hun vermogen evalueren om neuroprotection 1 of pro-regeneratieve effecten 2,3 bemiddelen. Bovendien kan onderzoek naar de functionele en neuro-anatomische kenmerken van muis mutanten, zoals onlangs geïllustreerd voor muizen die het presynaptische steiger eiwit Bassoon 4. Bovendien is een breed spectrum van aanvullende instrumenten biedt extra kenmerken van retinale ganglioncellen (RGC) en RGC axon nummers evenals RGC activiteit, bijvoorbeeld door elektroretinografie en gedragstesten, en de bepaling van de corticale herschikkingen door optische beeldvorming van intrinsieke signalen. De laatste technische ontwikkelingen in de laser microscopie mogelijk te maken de in situ visualisatie van RGC regeneratie door diepe weefsel fluorescentie beeldvorming in ganse berg exemplaren van de oogzenuw (ON) en de hersenen. In deze histologsche benadering, tetrahydrofuraan gebaseerd weefsel clearing in combinatie met licht blad fluorescentie microscopie maakt de oplossing van enkele vezels die opnieuw in te voeren in de deafferented ON en tractus opticus 5. Hoewel dergelijke technieken superieur resolutie en bepaling van groeipatronen kunnen zijn, ze repetitief en longitudinale analyses van individuele groei gebeurtenissen, die bijzonder gewenst zijn om het proces van langdurige regeneratie kan beoordelen. Contrast-versterkte MRI is gebruikt voor de minimaal invasieve visualisatie van de retino-tectal projectie bij muizen en ratten 6,7. Dit kan worden bereikt door directe intra-oculaire aflevering van paramagnetische ionen (bijvoorbeeld Mn2 +) retinale cellen. Als calcium analoge, Mn 2 + wordt via voltage-gated calcium kanalen opgenomen in RGC somata en langs de axonale cytoskelet van de intacte ON en tractus opticus actief vervoerd. Terwijl het zich ophoopt in de hersenen kernenvan de visuele projectie, dwz de laterale nucleus geniculate (LGN) en superieure colliculus (SC), transsynaptische propagatie in de primaire visuele cortex lijkt verwaarloosbaar 8,9, maar het kan voorkomen 10,11. Onder MR sequencing, paramagnetische Mn 2 + breidt MR contrast voornamelijk door het verkorten van de T 1 spin-rooster relaxatietijd 12. Dergelijke Mn 2 + versterkte MRI (MEMRI) is met succes in diverse neuro-anatomische en functionele studies van ratten, inclusief de beoordeling van axonale regeneratie en degeneratie na ON letsel 13,14 toegepast, de precieze anatomische mapping van de retino-tectal projectie 15 , evenals de bepaling van axonaal transport karakteristieken na farmacologische behandeling 16. Recente verbeteringen in de dosering, toxiciteit en kinetiek van neuronale Mn2 + opname en transport, alsmede een verbeterde MRI protocollen toepassing uitgebreid onderzoek naar transgene9 muizen met 3 Tesla scanners gebruikt in klinische praktijk 17. Hier presenteren we een MEMRI protocol geschikt zijn voor longitudinale in vivo beeldvorming van de muis retino-tectal projectie en voorbeelden van de toepasbaarheid van het beoordelen van Mn 2 + afhankelijke versterking signaal onder naïef en diverse neurodegeneratie voorwaarden. Ons protocol legt bijzondere nadruk op MR data-acquisitie in een matig 3 T magnetisch veld dat is over het algemeen toegankelijker dan toegewijde dier scanners. In naïeve muizen, we zien hoe darmkanaal-specifiek signaal intensiteit kan zijn aanzienlijk en reproduceerbaar worden verhoogd na intravitreaal (ivit) Mn 2 +-toepassing. Kwantitatief, Mn 2 + voortplanting langs de visuele projectie gebeurt onafhankelijk van het normale verouderingsproces (gemeten tussen 3 en 26 maanden oude muizen) en vergroting ongevoelig is voor visuele stimulatie en aanpassing aan de duisternis. Daarentegen Mn <sup&gt; 2 + verrijking in thalamus en middenhersenen centra is verminderd na acute OP crush 18 alsook in nfkb1 knock-out muizen (p50 KO) lijden aan spontane apoptotische RGC dood en ON degeneratie 19. Dus, in het vergroten van conventionele histologische analyse, longitudinale MEMRI analyse van individuele dieren maakt profilering van unieke kinetiek van neurodegeneratieve processen. Dit moet nuttig zijn voor studies over neuroprotection en axonale regeneratie geassocieerd met farmacologische of genetische interventies blijken.

<table><tbody><tr><td>Mangaan (II) chloride oplossing 1 M</td><td>Sigma Aldrich, Taufkirchen, Duitsland</td><td>M1787</td><td>MEMRI contrastmiddel</td></tr><tr><td>Conjuncain</td><td>Dr. Mann Pharma, Berlijn, Duitsland</td><td>PZN 7617666</td><td>0,4% oxybuprocaïne hydrochloride</td></tr><tr><td>Floxal oogdruppels</td><td>Dr. Mann Pharma, Berlijn, Duitsland</td><td>PZN 3820927</td><td>3 mg/ml ofloxacine</td></tr><tr><td>Panthenol zalf</td><td>Jenapharm, Jena, Duitsland</td><td>PZN 3524531</td><td></td></tr><tr><td>Chloraalhydraat&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich, Taufkirchen, Duitsland</td><td>C8383</td><td>420-450 mg/kg lichaamsgewicht</td></tr><tr><td>Hamilton spuit&nbsp;</td><td>Hamilton Company, Reno, NV, VS</td><td>7634-01</td><td>SYR 5 &micro;l, 75 RN, geen NDL</td></tr><tr><td>34 G naald (34/35/pst4/tapN)</td><td>Hamilton Company, Reno, NV, VS</td><td>207434/00</td><td>verwisselbare naald RN, 34 G, lengte 38,1 mm, puntstijl 4</td></tr><tr><td>Binoculaire Stemi-2000</td><td>Zeiss, Oberkochen, Duitsland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3 T MRI-scanner Magnetom TIM Trio</td><td>Siemens Medical Solutions, Erlangen, Duitsland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rat hoofd spoel</td><td>Doty Scientific Inc., Columbia, SC, VS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Muis houder</td><td></td><td></td><td>op maat gemaakt</td></tr><tr><td>Rode lichtlamp</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bevroren sectie medium NEG-50</td><td>Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Duitsland</td><td>6502</td><td>weefsel inbedding voor cryo-secties</td></tr><tr><td>Natriumdiwaterstoffosfaat monohydraat (NaH2PO4&middot;H2O)</td><td>Merck, Darmstadt, Duitsland</td><td>106346</td><td>voor sulfide perfusie</td></tr><tr><td>Natriumsulfide nonahydraat (Na2S&middot;9H2O)</td><td>Sigma Aldrich, Taufkirchen, Duitsland</td><td>208043</td><td></td></tr><tr><td>Gom arabicum</td><td>Roth, Arlesheim, Zwitserland</td><td>4159</td><td>voor TIMM kleuring</td></tr><tr><td>Hydrochinon (C6H6O2)</td><td>Roth, Arlesheim, Zwitserland</td><td>3586</td><td></td></tr><tr><td>Citroenzuur (C6H8O7)</td><td>Roth, Arlesheim, Zwitserland</td><td>6490</td><td></td></tr><tr><td>Tri-natriumcitraat dihydraat (C6H5Na3O7&middot;2H2O)</td><td>Merck, Darmstadt, Duitsland</td><td>106448</td><td></td></tr><tr><td>Zilvernitraat (AgNO3)</td><td>Roth, Arlesheim, Zwitserland</td><td>7908</td><td></td></tr></tbody></table>

in vivo beeldvorming van optic nerve fiber integrity by-contrast enhanced mri in muizen

In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

Het knaagdier visuele systeem omvat retinale ganglion cellen en hun axonen die de oogzenuw te vormen om thalamische en middenhersenen centra, en postsynaptische projecties in te voeren om de visuele cortex. Op basis van zijn aparte anatomische structuur en gemakkelijke toegankelijkheid, is het uitgegroeid tot de favoriete structuur voor studies op neuronale overleving, axonale regeneratie, en synaptische plasticiteit. Recente ontwikkelingen in de MRI zijn de in vivo visualisatie van de retino-tectal deel van deze projectie met behulp van mangaan gemedieerde contrast enhancement (MEMRI) ingeschakeld. Hier presenteren we een MEMRI protocol ter illustratie van de visuele projectie in muizen, waarbij resoluties (200 um) 3 worden bereikt gebruikelijke 3 Tesla scanners. We zien hoe intravitreale injectie van een enkele dosis van 15 nmol MnCl2 tot een verzadigde verbetering van de intacte uitsteeksel binnen 24 uur. Met uitzondering van het netvlies, zijn veranderingen in de intensiteit van het signaal onafdent van samenvallende visuele stimulatie of fysiologische veroudering. We deze techniek verder toepassen lengterichting te controleren axonaledegeneratie in respons op acute optische zenuw letsel, een paradigma waarbij Mn 2 + vervoer volledig arrestaties op de laesie. Omgekeerd actieve Mn 2 + transport kwantitatief evenredig met de levensvatbaarheid, nummer en elektrische activiteit van axon vezels. Voor een dergelijke analyse, illustreren we Mn 2 + transportkinetiek langs de visuele pad in een transgene muismodel (NF-kB p50 KO) weergeven van spontane atrofie van sensorische, waaronder visuele, projecties. In deze muizen, MEMRI geeft verminderd, maar niet vertraagd Mn2 + transport in vergelijking met wildtype muizen, waardoor onthullend tekenen van structurele en / of functionele beperkingen door NF-KB mutaties. Samengevat, MEMRI gunstig bruggen in vivo testen en post mortem histologie voor de characterizatiop van zenuwvezel integriteit en activiteit. Het is zeer nuttig voor longitudinale studies op axonale degeneratie en regeneratie, en onderzoeken van mutante muizen voor echt of induceerbare fenotypes.

Het vermogen van deze beeldvormende techniek om de vitaliteit en functionaliteit van de visuele projectie nauwkeurig vast steunt op precieze toepassing van een niet-toxisch Mn2 + dosering het glasachtige lichaam en zijn opname door RGC. Deze basisstelling wordt getest in figuur 1, waarbij layer specifieke Mn2 + opname wordt aangetoond door autometallography (TIMM kleuring) 21. Retina secties werden geanalyseerd op 24 uur na ivit toepassing van ofwel 15 nmol of 1...

Deze video illustreert een methode, met behulp van een klinische 3 T scanner, voor contrast-versterkte MRI van de naïeve muis visuele projectie en voor herhaalde en longitudinale in vivo studies van de oogzenuw degeneratie geassocieerd met acute oogzenuw verpletteren letsel en chronische oogzenuw degeneratie in knock-out muizen (p50 KO).

In vivo beeldvorming van Optic Nerve Fiber Integrity by-Contrast Enhanced MRI in Muizen

The rodent visual system encompasses retinal ganglion cells and their axons that form the optic nerve to enter thalamic and midbrain centers, and ...

Het algemene doel van deze procedure is het monitoren van structurele en functionele veranderingen langs de visuele route bij muizen in vivo. Dit wordt eerst bereikt met een intravitreale injectie van paramagnetische mangaan-ionen, die intracellulair dienen als MR-gevoelige tracers en 24 uur voor de scan worden toegediend als mangaanchloride-oplossing. De tweede stap is het positioneren van de geanestheseerde muis in de 3 T MR-scanner met behulp van geschikte hardware voor beeldacquisitie en monitoring van vitale functies.Vervolgens wordt het aangepaste en tracer-gevoelige MEMR-protocol voor muizen uitgevoerd en worden multiplanaire 3D-beelden gereconstrueerd van de intracerebrale signaalversterking langs het retinotemporale pad. De laatste stap is om de muis uit de MRI-scanner te halen en de vitale functies te ondersteunen voor een snel herstel van de anesthesie, wat herhaalde EMRI-studies bij hetzelfde dier of daaropvolgende gedragsmatige of histologische onderzoeken mogelijk maakt. Uiteindelijk wordt mangaan-versterkte MRI van de tactiele projectie gebruikt om acute of progressieve neuropathologieën aan te tonen bij experimenteel of genetisch gemodificeerde muizen die neurodegen

in-vivo-imaging-optic-nerve-fiber-integrity-contrast-enhanced-mri

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Using fluorescence microscopy, visualize the injured nerve, which exhibits a progressive increase in axonal swellings and disconnections.

Electron Microscopic Analysis of Axonal Damage in the Optic Nerve of Mice with Brain Injury

Source: Wang, Z., et al. Transpupillary Two-Photon In Vivo Imaging of the Mouse Retina. J. Vis. Exp. (2021).This video demonstrates a technique for in vivo retinal imaging using two-photon microscopy. Anesthetized mice are prepared for imaging by securing their heads, Applying eye lubricant, and placing a coverslip over the eye. Retinal ganglion cells (RGCs) expressing fluorescent proteins are first visualized using epifluorescence for alignment. Finally, two-photon imaging is employed,...

Two-Photon In Vivo Imaging of the Mouse Retina

Source: Bosco, A., et al. In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma. J. Vis. Exp. (2015) This video demonstrates in vivo imaging of retinal microglia in a mouse model of glaucoma. A transgenic mouse with fluorescent protein-expressing retinal microglia is positioned under an ophthalmoscope. Infrared illumination is used to locate the optic nerve head (ONH), and the focal plane is...

In Vivo Imaging of Retinal Microglia in a Mouse Model of Glaucoma

Source: Jagodzinska, J., et. al.,  Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo. J. Vis. Exp. (2017)  In this video, we demonstrate the use of spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) to image retinal layers and assess structural changes in a genetically modified mouse model with optic neuropathy.

In Vivo Imaging of the Mouse Retina Using Optical Coherence Tomography

De getoonde techniek voor in vivo bioluminescentie levende en nabije infrarood beeldvorming van optische neuritis en encefalitis bij de experimentele autoimmune encefalomyelitis (EAE) model voor multiple sclerose in SJL / J muizen.

Bioluminescentie en nabij-infrarood beeldvorming van oogzenuwontsteking en hersenontsteking in de EAE Model van Multiple Sclerose in Muizen

Dit protocol beschrijft hoe hoge resolutie beeldvormende technieken zoals spectrale domein optische coherentie tomografie en scannen van laser ophthalmoscopy kan worden gebruikt in kleine knaagdieren, met behulp van een oogheelkundige imaging platform systeem, om informatie te verkrijgen over netvlies dikte en microglial cel distributie, respectievelijk.

In Vivo Beeldvorming van Cx3cr1gfp/gfp Reporter muizen met spectrale domein optische coherentie tomografie en scannen Laser Ophthalmoscopy

Hier presenteren we het nut van longitudinale in vivo imaging in de follow-up van de morfologische veranderingen van laser-geïnduceerde choroidal neovascularization in muizen.

In Vivo Multimodale beeldvorming en analyse van Laser-geïnduceerde Choroidal Neovascularization muismodel

Hier presenteren we een protocol om te veroorzaken verlamming en opticospinal ontsteking door overdracht van aquaporin-4 (AQP4)-specifieke T-cellen van de AQP4- / - muizen in WT muizen. Daarnaast tonen we hoe met seriële optische coherentie tomografie controleren visuele systeem dysfunctie.

Inductie van verlamming en visuele systeem schade in muizen door T cellen specifiek voor Neuromyelitis Optica Autoantigen Aquaporin-4

In vivo beeldvorming is een krachtig hulpmiddel voor de studie van biologie in gezondheid en ziekte. Dit protocol beschrijft transpupillaire beeldvorming van het netvlies van de muis met een standaard microscoop met twee fotonen. Het demonstreert ook verschillende in vivoimaging-methoden om fluorescerend meerdere cellulaire cohorten van het netvlies te labelen.

Transpupillaire twee-fotonen in vivo beeldvorming van het netvlies van de muis

Het huidige protocol schetst de stappen voor het in vivo uitlijnen van optische coherentietomografie-vezelgrafiebeelden (vis-OCTF) in vivo met ex vivo confocale beelden van hetzelfde netvlies van muizen met het oog op het verifiëren van de waargenomen morfologie van de axonbundel van retinale ganglioncellen in de in vivo beelden.

Uitlijning van optische coherentietomografievezelgrammen in zichtbaar licht met confocale beelden van hetzelfde netvlies van de muis

Leer contrast-versterkte MRI voor beeldvorming van de visuele projectie bij muizen. Deze methode maakt longitudinale in vivo-studies mogelijk naar optische zenuwdegeneratie en neurodegeneratieve ziekten.

In vivo beeldvorming van Optic Nerve Fiber Integrity by-Contrast Enhanced MRI in Muizen

Meer video's verkennen