Method Article

Funkcjonalne obrazowanie kory słuchowej u dorosłych kotów przy użyciu fMRI o wysokim polu

DOI:

10.3791/50872

⸱

February 19th, 2014

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Physiology and Pharmacology, University of Western Ontario, 2Department of Psychology, University of Western Ontario, 3Department of Medical Biophysics, University of Western Ontario, 4Brain and Mind Institute, University of Western Ontario, 5Centre for Functional and Metabolic Mapping, Robarts Research Institute, University of Western Ontario, 6Cerebral Systems Laboratory, University of Western Ontario, 7National Centre for Audiology, University of Western Ontario

In This Article

Summary

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

Badania funkcjonalne układu słuchowego u ssaków były tradycyjnie prowadzone przy użyciu technik skoncentrowanych na przestrzeni, takich jak zapisy elektrofizjologiczne. Poniższy protokół opisuje metodę wizualizacji wielkoskalowych wzorców wywołanej aktywności hemodynamicznej w korze słuchowej kota za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego.

Abstract

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

Obecna wiedza na temat przetwarzania sensorycznego w systemie słuchowym ssaków pochodzi głównie z badań elektrofizjologicznych na różnych modelach zwierzęcych, w tym małpach, fretkach, nietoperzach, gryzoniach i kotach. W celu nakreślenia odpowiednich paraleli między ludzkimi i zwierzęcymi modelami funkcji słuchowych, ważne jest ustanowienie pomostu między badaniami obrazowania funkcjonalnego człowieka a badaniami elektrofizjologicznymi na zwierzętach. Funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) jest uznaną i minimalnie inwazyjną metodą pomiaru szerokich wzorców aktywności hemodynamicznej w różnych regionach kory mózgowej. Technika ta jest szeroko stosowana do badania funkcji czuciowych w ludzkim mózgu, jest użytecznym narzędziem w łączeniu badań nad przetwarzaniem słuchowym zarówno u ludzi, jak i zwierząt i została z powodzeniem wykorzystana do badania funkcji słuchowych u małp i gryzoni. Poniższy protokół opisuje eksperymentalną procedurę badania funkcji słuchowych u znieczulonych dorosłych kotów poprzez pomiar zmian hemodynamicznych w korze słuchowej wywołanych bodźcem za pomocą fMRI. Metoda ta ułatwia porównanie odpowiedzi hemodynamicznych w różnych modelach funkcji słuchowych, prowadząc w ten sposób do lepszego zrozumienia niezależnych od gatunku cech kory słuchowej ssaków.

Introduction

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

Obecne zrozumienie przetwarzania słuchowego u ssaków pochodzi głównie z inwazyjnych badań elektrofizjologicznych u małp1-5, fretek6-10, nietoperzy11-14, gryzoni15-19 i kotów20-24. Techniki elektrofizjologiczne powszechnie wykorzystują zewnątrzkomórkowe mikroelektrody do rejestrowania aktywności pojedynczych i wielu neuronów na niewielkim obszarze tkanki nerwowej otaczającej końcówkę elektrody. Uznane metody obrazowania funkcjonalnego, takie jak obrazowanie optyczne i funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI), służą jako użyteczne uzupełnienie nagrań zewnątrzkomórkowych, zapewniając makroskopow....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

Poniższa procedura może być zastosowana do każdego eksperymentu z obrazowaniem, w którym używane są znieczulone koty. Kroki, które są szczególnie wymagane w eksperymentach słuchowych (kroki 1.1-1.7, 2.8, 4.1) mogą być modyfikowane w celu uwzględnienia innych protokołów bodźców sensorycznych.

Wszystkie procedury eksperymentalne zostały zatwierdzone przez Podkomitet ds. Użytkowania Zwierząt Uniwersyteckiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami na Uniwersytecie Zachodniego Ontario i były zgodne z wytycznymi określonymi przez Kanadyjską Radę ds. Opieki nad Zwierzętami (CCAC)44. Opisany eksperyment wymaga około 150 minut od przygotowania zw....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Reprezentatywne dane funkcjonalne zostały pozyskane w skanerze poziomym 7T i przeanalizowane za pomocą zestawu narzędzi do statystycznego mapowania parametrycznego w MATLAB. Silne korowe reakcje hemodynamiczne na stymulację słuchową konsekwentnie obserwowano u kotów przy użyciu opisanego protokołu eksperymentalnego43. Rysunek 6 ilustruje aktywację BOLD u 2 zwierząt w odpowiedzi na 30-sekundowy bodziec szumu szerokopasmowego przedstawiony w projekcie blokowym. Mapy statystyczne T szumu szerokop.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Projektując eksperyment fMRI dla znieczulonego zwierzęcego modelu funkcji słuchowych, należy dokładnie rozważyć następujące kwestie: (i) wpływ znieczulenia na reakcje korowe, (ii) wpływ szumu skanera tła oraz (iii) optymalizację fazy zbierania danych w procedurze eksperymentalnej.

Podczas gdy znieczulony preparat ma tę ważną zaletę, że powoduje wydłużony okres sedacji i minimalizuje potencjalny ruch głowy podczas funkcjonalnej sesji obrazowania, wiadomo, że znieczulenie wpływa na hemodynamikę .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Autorzy deklarują brak konfliktów interesów, finansowych lub innych.

Acknowledgements

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

Autorzy chcieliby podziękować za wkład Kyle'a Gilberta, który zaprojektował niestandardową cewkę RF, oraz Kevina Barkera, który zaprojektował sanki kompatybilne z MRI. Prace te były wspierane przez Kanadyjskie Instytuty Badań nad Zdrowiem (CIHR), Kanadyjską Radę ds. Badań Nauk Przyrodniczych i Inżynierii (NSERC) oraz Kanadyjską Fundację Innowacji (CFI).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Materials
Atropine sulphate injection 0.5 mg/mlRafter 8 Products
Acepromazine 5 mg/mlVetoquinol Inc.
Chlorowodorek ketaminy 100 mg/mlBimeda-MTC
Chlorowodorek deksmedetomidyny (Dexdomitor 0,5 mg/ml)Orion Pharma
Isoflurane 99,9%Abbott Laboratories
Lidokaina (Xylocaine endotchaine 10 mg/dawka odmierzona)Astra Zeneca
Smarująca maść okulistyczna (Refresh Lacri Lube)Allergan Inc.
Sól fizjologiczna 0,95%
Cewnik dożylny 22 g (skrzydełka)
Zestaw przedłużający do kroplówekCodan US Corp.BC 269
IV Zestaw do podawania 10 kroplówek/ml
Rurka dotchawicza 4.0
Poduszki grzewcze (Snuggle Safe)Lenric C21 Ltd.
Strzykawka 60 ml
Equipment
Zewnętrzna karta dźwiękowaRoland CorporationCakewalk UA-25EX
Stereofoniczny wzmacniacz mocyPyle Audio Inc.wkładanych kompatybilny z Pyle Pro PCAU11
Sensimetric CorporationModel S14
Piankowe końcówki douszne do słuchawekwkładanych E-A-R Auditory SystemsEarlink 3B
Monitor CO2NellcorN-85
Pulsoksymetr kompatybilny z MRINonin Medical Inc.Model 7500
Pompa strzykawkowaAparat Harvard70-2208
System słuchawek

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kaas, J. H., Hackett, T. A. Subdivisions of auditory cortex and processing streams in primates. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 11793-11799 (2000).
  2. Kusmierek, P., Rauschecker, J. P. Functional Specialization of Medial Auditory Belt Cortex inthe Ale....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Auditory Cortex ImagingFunctional MRIHigh field fMRIAnesthetized CatsAuditory StimulusHemodynamic ResponseBrain ActivationMRI Compatible SledKetamine AnesthesiaSPM FSL Analysis

Related Articles