Funkcjonalny obrazowanie rezonansem magnetycznym (fMRI) ze stymulacją słuchową u ptaków śpiewających

Lisbeth Van Ruijssevelt; Geert De Groof; Anne Van der Kant; Colline Poirier; Johan Van Audekerke; Marleen Verhoye; Annemie Van der Linden

doi:10.3791/4369

Artykuł metodologiczny

Funkcjonalny obrazowanie rezonansem magnetycznym (fMRI) ze stymulacją słuchową u ptaków śpiewających

DOI:

10.3791/4369

⸱

3 czerwca 2013

Lisbeth Van Ruijssevelt¹ , Geert De Groof¹ , Anne Van der Kant¹ , Colline Poirier¹ , Johan Van Audekerke¹ , Marleen Verhoye¹ , Annemie Van der Linden¹

¹Bio-Imaging Lab, University of Antwerp

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niniejszy artykuł przedstawia zoptymalizowaną procedurę obrazowania neuronalnych substratów stymulacji słuchowej w mózgu ptaka śpiewającego przy użyciu funkcjonalnego obrazowania rezonansem magnetycznym (fMRI). Opisano w nim przygotowanie bodźców dźwiękowych, pozycjonowanie obiektu badawczego oraz akwizycję i późniejszą analizę danych fMRI.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Neurobiologia śpiewu ptaków, jako model mowy ludzkiej, stanowi istotny obszar badań w neurobiologii behawioralnej. Podczas gdy elektrofizjologia i podejścia molekularne pozwalają na badanie różnych bodźców w odniesieniu do kilku neuronów lub jednego bodźca w dużych obszarach mózgu, funkcjonalny obrazowanie rezonansem magnetycznym (fMRI) oparte na poziomie utlenowania krwi (BOLD) pozwala na połączenie obu tych zalet, i.e. porównanie aktywacji neuronalnej wywołanej różnymi bodźcami w całym mózgu jednocześnie. fMRI u ptaków śpiewających jest trudne ze względu na mały rozmiar ich mózgów oraz fakt, że ich kości, a w szczególności czaszka, zawierają liczne jamy powietrzne, co indukuje istotne artefakty podatności magnetycznej. fMRI BOLD z echem gradientowym (GE) zostało z sukcesem zastosowane u ptaków śpiewających ^1-5 (przegląd literatury, patrz ⁶). Badania te koncentrowały się na pierwotnych i wtórnych obszarach słuchowych mózgu, które są regionami wolnymi od artefaktów podatności. Jednakże, ponieważ interesujące procesy mogą zachodzić poza tymi regionami, wymagane jest fMRI BOLD całego mózgu z wykorzystaniem sekwencji MRI mniej podatnej na te artefakty. Można to osiągnąć, stosując fMRI BOLD z echem spinowym (SE) ^7,8. W niniejszym artykule opisujemy, jak wykorzystać tę technikę u zebra finczów (Taeniopygia guttata), które są małymi ptakami śpiewającymi o masie ciała 15-25 g, szeroko badanymi w neurobiologii behawioralnej śpiewu ptaków. Głównym tematem badań fMRI u ptaków śpiewających jest percepcja i nauka śpiewu. Słuchowy charakter bodźców w połączeniu ze słabą czułością BOLD sekwencji fMRI opartych na SE (w porównaniu do GE) sprawia, że wdrożenie tej techniki jest bardzo wymagające.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przygotowanie bodźców słuchowych

W pierwszej kolejności należy zarejestrować bodźce dźwiękowe podczas ich odtwarzania wewnątrz otworu systemu MR 7T. Otwór jest ograniczoną przestrzenią, która może zniekształcać bodźce słuchowe, co prowadzi do wzmocnienia określonych częstotliwości słuchowych. Rycina 1 przedstawia częstotliwości wzmocnione i stłumione, co wykazują nasze nagrania białego szumu wykonane w miejscu głowy ptaka wewnątrz otworu magnesu przy użyciu mikrofonu światłowodowego (Optimic 1160, Optoacoustics). Aby zrekompensować to sztuczne wzmocnienie, do każdego bodźca stosuje się funkcję korektora za pomocą oprogramowania WaveLab.....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W niniejszej pracy przedstawiono wizualnie zoptymalizowany ciąg procedur służących do skutecznego obrazowania podłoży neuronalnych bodźców słuchowych w mózgu zebry firy. Po pierwsze, opisana procedura przygotowania bodźców słuchowych pozwala na uzyskanie bodźców, które mogą zostać włączone do paradygmatu blokowego ON/OFF (Rycina 2>) i które są znormalizowane w celu wyeliminowania potencjalnych różnic w poziomie ciśnienia akustycznego, co mogłoby wywołać zróżnicowaną reakcję w mózgu. Po przygotowaniu zebr.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W niniejszym raporcie opisujemy zoptymalizowany protokół szczegółowej charakterystyki in vivo substratów neuronalnych stymulacji słuchowej u znieczulonych zebra finchów.

Zgodnie z przedstawionym protokołem, w większości funkcjonalnych badań aktywacji mózgu zwierząt z wykorzystaniem BOLD fMRI, zwierzęta są znieczulane podczas akwizycji. Możliwe jest również trenowanie zwierząt w celu przyzwyczajenia ich do środowiska magnesu oraz hałasu skanera w okresach badań, jednak jest to proces c.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nie zgłoszono konfliktów interesów.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niniejsze badania były wspierane przez granty z Research Foundation - Flanders (FWO, projekty nr G.0420.02 i G.0443.11N), Hercules Foundation (grant nr AUHA0012), Concerted Research Actions (finansowanie GOA) z University of Antwerp, a częściowo sponsorowane przez projekty EC - FP6 DiMI, LSHB-CT-2005-512146 oraz EC - FP6 EMIL LSHC-CT-2004-503569 dla A.VdL. G.DG i C.P. są stypendystami podoktorskimi Research Foundation - Flanders (FWO).

....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Środek znieczulający izofluran	Isoflo	05260-05
Sprzęt i oprogramowanie PC-Sam	SA-Instruments		http://www.i4sa.com
System monitorowania i synchronizacji (gating)		1025
System ogrzewania małych gryzoni kompatybilny z MR			Kompatybilny z modelem 1025
Sonda temperatury rektalnej		RTP-102B	7'', 0.044''
Skaner MR 7T	Bruker Biospin	PHS 70/16
Oprogramowanie Paravision		5.1
Wkład gradientowy		BGA9S	400 mT/m, 300A, 500V
Wzmacniacze gradientowe	Copley Co., USA	C256
Rezonatory nadawcze			Średnica wewnętrzna: 72 mm, tylko nadawanie, aktywne odsprzęganie
Antena odbiorcza – 20 mm kwadraturowa do głowy myszy			Tylko odbiór, aktywne odsprzęganie
Oprogramowanie WaveLab	Steinberg
Oprogramowanie Praat	Paul Boersma, University of Amsterdam		http://www.praat.org
Dynamiczne głośniki niemagnetyczne	Visation, Niemcy	HK 150
Mikrofon światłowodowy	Optoacoustics,	Optimic 1160
Wzmacniacz dźwięku	Phonic corporation	MM 1002a
Oprogramowanie do prezentacji	Neurobehavioral Systems Inc.
MRIcro	Chris Rorden		http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/
Statistical Parametric Mapping (SPM)	Welcome Trust Centre for Neuroimaging	8	http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Van Meir, V., et al. Spatiotemporal properties of the BOLD response in the songbirds' auditory circuit during a variety of listening tasks. Neuroimage. 25, 1242-1255 (2005).
Boumans, T., Theunissen, F. E., Poirier, C., Van Der Linden, A.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

M zg ptaka piewaj cego fMRI z echem spinowym zi bica zebrowa kora s uchowa analiza oparta na wokselach atlas MRI protok znieczulenia przetwarzanie wst pne danych

Funkcjonalny obrazowanie rezonansem magnetycznym (fMRI) ze stymulacją słuchową u ptaków śpiewających

W tym artykule

Podsumowanie

Streszczenie

Protokół

Wyniki

Dyskusja

Oświadczenia

Podziękowania

Materiały

Bibliografia

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Powiązane artykuły