Ten protokół opisuje metodę uzyskiwania danych z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (rs-fMRI) w stabilnym stanie spoczynku od szczura przy użyciu niskiej dawki izofluranu w połączeniu z niską dawką deksmedetomidyny.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół opisuje metodę uzyskiwania danych z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (rs-fMRI) w stabilnym stanie spoczynku od szczura przy użyciu niskiej dawki izofluranu w połączeniu z niską dawką deksmedetomidyny.
Funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego w stanie spoczynku (rs-fMRI) stało się coraz bardziej popularną metodą badania funkcji mózgu w stanie spoczynku, bez wykonywania zadania. Protokół ten opisuje przedkliniczną metodę przeżycia w celu uzyskania danych rs-fMRI. Połączenie małych dawek izofluranu z ciągłym wlewem agonisty receptora adrenergicznego α2 deksmedetomidyny zapewnia solidną opcję stabilnego, wysokiej jakości pozyskiwania danych przy jednoczesnym zachowaniu funkcji sieci mózgowej. Co więcej, procedura ta pozwala na spontaniczne oddychanie i prawie normalną fizjologię u szczura. Dodatkowe sekwencje obrazowania można łączyć z akwizycją w stanie spoczynku, tworząc eksperymentalne protokoły o stabilności znieczulenia do 5 godzin przy użyciu tej metody. Protokół ten opisuje konfigurację sprzętu, monitorowanie fizjologii szczura podczas czterech odrębnych faz znieczulenia, pozyskiwanie skanów stanu spoczynku, ocenę jakości danych, powrót do zdrowia zwierzęcia oraz krótkie omówienie analizy danych po przetworzeniu. Protokół ten może być stosowany w wielu różnych przedklinicznych modelach gryzoni, aby pomóc w ujawnieniu wynikających z tego zmian w sieci mózgowej, które zachodzą w spoczynku.
Funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego w stanie spoczynku (rs-fMRI) jest miarą sygnału zależnego od poziomu tlenu we krwi (BOLD), gdy mózg jest w spoczynku i nie jest zaangażowany w żadne konkretne zadanie. Sygnały te można wykorzystać do pomiaru korelacji między regionami mózgu w celu określenia funkcjonalnej łączności w sieciach neuronowych. rs-fMRI jest szeroko stosowany w badaniach klinicznych ze względu na jego nieinwazyjność i niewielki wysiłek wymagany od pacjentów (w porównaniu z fMRI opartym na zadaniach), co czyni go optymalnym dla różnych populacji pacjentów1.
Postęp technologiczny pozwolił na dostosowanie rs-fMRI do użycia w modelach gryzoni w celu odkrycia mechanizmów leżących u podstaw stanów chorobowych (zobacz odniesienie2 w celu przeglądu). Przedkliniczne modele zwierzęce, w tym modele chorób lub nokautów, pozwalają na szeroki zakres manipulacji eksperymentalnych, które nie mają zastosowania u ludzi, a badania mogą również wykorzystywać próbki pośmiertne w celu dalszego ulepszenia eksperymentów2. Niemniej jednak, ze względu na trudności zarówno w ograniczaniu ruchu, jak i łagodzeniu stresu, akwizycja MRI u gryzoni jest tradycyjnie wykonywana w znieczuleniu. Środki znieczulające, w zależności od ich farmakokinetyki, farmakodynamiki i celów molekularnych, wpływają na przepływ krwi w mózgu, metabolizm mózgu i potencjalnie wpływają na szlaki sprzężenia nerwowo-naczyniowego.
Podjęto wiele wysiłków w celu opracowania protokołów anestezjologicznych, które zachowują sprzężenie nerwowo-naczyniowe i funkcję sieci mózgowej3,4,5,6,7,8. Wcześniej informowaliśmy o schemacie znieczulającym, w którym stosowano niską dawkę izofluranu wraz z niską dawką agonisty receptora adrenergicznego α2 deksmedetomidyny9. Szczury poddane tej metodzie znieczulenia wykazywały silne reakcje BOLD na stymulację wąsów w regionach zgodnych z ustalonymi szlakami projekcyjnymi (brzuszno-boczne i brzuszno-przyśrodkowe jądra wzgórza, pierwotna i wtórna kora somatosensoryczna); Konsekwentnie wykrywane są również duże sieci mózgowe w stanie spoczynku, w tym sieć trybu domyślnego10,11 i salience network12. Co więcej, ten protokół znieczulenia pozwala na wielokrotne obrazowanie tego samego zwierzęcia, co jest ważne dla monitorowania postępu choroby i efektu eksperymentalnych manipulacji wzdłużnych.
W obecnym badaniu szczegółowo opisujemy warunki eksperymentalne, przygotowanie zwierząt i procedury monitorowania fizjologicznego. W szczególności opisujemy poszczególne fazy znieczulenia i pozyskiwanie skanów podczas każdej fazy. Jakość danych jest oceniana po każdym skanowaniu w stanie spoczynku. W dyskusji zamieszczono również krótkie podsumowanie analizy poskanowej. Laboratoria zainteresowane odkryciem potencjału wykorzystania rs-fMRI u szczurów uznają ten protokół za przydatny.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty zostały przeprowadzone na skanerze MRI 9,4 T i zostały zatwierdzone przez Instytucjonalną Komisję ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt w Dartmouth College. Uzyskano dodatkową zgodę na nagrywanie i pokazywanie zwierząt wykorzystanych w filmie i na poniższych rysunkach.
1. Przygotowania przed skanowaniem
2. Faza 1 znieczulenia: Indukcja i przygotowanie zwierząt
3. Faza 2 znieczulenia: Ustawienie zwierząt
4. Znieczulenie fazy 3: Akwizycja skanu anatomicznego
5. Faza 4: Akwizycja skanowania w stanie spoczynku
6. Odzyskiwanie po skanowaniu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Po każdym skanie w stanie spoczynku stabilność jest oceniana za pomocą analizy niezależnych komponentów (ICA; przykładowy skrypt zawarty w Plikach uzupełniających). Rysunek 6 przedstawia przykłady wyników komponentów ze skanów w stanie spoczynku. Rysunek 6a pokazuje komponent sygnału ze skanu o wysokiej stabilności. Należy zauważyć, że przestrzennie komponent wykazuje wysoką regionalność. W przebiegu czasowym poniżej komponentu przestrzennego sy...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Stabilność zwierzęcia, zarówno fizyczna, jak i fizjologiczna, jest kluczem do uzyskania wysokiej jakości danych dotyczących stanu spoczynku. Protokół ten osiąga stabilność, przechodząc przez cztery odrębne fazy znieczulenia. Konieczne jest, aby zwierzę spełniło ustalone progi fizjologiczne przed przejściem do następnej fazy znieczulenia; Ponieważ metoda ta opiera się na fizjologicznych mechanizmach autoregulacyjnych, poszczególne zwierzęta mogą wymagać nieco innej ilości czasu w każdej fazie znieczulenia. Z naszego doświ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez fundusze z National Institute of Health (NIH)'s National Institute on Drug Abuse (NIDA) [DJW, EDKS i EMB były wspierane przez Grant R21DA044501 przyznany Alanowi I. Greenowi, a DJW był wspierany przez Grant T32DA037202 dla Alana J. Budneya] oraz National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA) [Grant F31AA028413 dla Emily D. K. Sullivan]. Dodatkowe wsparcie zostało zapewnione przez fundusz fundacyjny Alana I. Greena, który był profesorem psychiatrii Raymonda Sobela w Dartmouth.
Hanbing Lu jest wspierany przez National Institute on Drug Abuse Intramural Research Program, NIH.
Autorzy pragną podziękować zmarłemu Alanowi I. Greenowi. Jego niezachwiane zaangażowanie w dziedzinę współwystępujących zaburzeń przyczyniło się do nawiązania współpracy między autorami. Dziękujemy mu za jego mentoring i wskazówki, których będzie nam bardzo brakowało.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 9.4T MRI | Varian/Bruker | Varian zaktualizowany o konsolę Bruker z oprogramowaniem Paravision 6.0.1 | |
| Mieszalnik powietrzno-tlenowy | Sechrist | Model 3500CP-G | |
| Analiza funkcjonalnych neuroobrazów (AFNI) | NIMH/NIH | Wersja AFNI_18.3.03 | Bezpłatnie dostępne pod adresem: https://afni.nimh.nih.gov/ |
| Kołyska dla zwierząt | RAPID Biomedical | LHRXGS-00563 | uchwyt na szczura z paskiem do gryzienia, stożkiem nosowym i nausznikami |
| Monitorowanie fizjologii zwierząt i System bramkowania | SAII | Model 1025 | MR System kompatybilny z nasyceniem tlenem, temperaturą, oddychaniem i dodatkowym pulsoksymetrią światłowodową |
| Antisedan (chlorowodorek atipamezolu) | Patterson Veterinary | 07-867-7097 | Zoetis, pozycja producenta #10000449 |
| Ceramiczne nożyczki bezpieczne dla MRI | MRIequip.com | MT-6003 | |
| Maszynki do strzyżenia | Patterson Veterinary | 07-882-1032 | Zestaw combo trymera do zaprawek Wahl, Pozycja producenta #09990-1201 |
| Dexmedesed (chlorowodorek deksmedetomidyny) | Patterson Veterinary | 07-893-1801 | Produkty weterynaryjne Dechra, Pozycja producenta#17033-005-10 |
| Cyfrowe termometry doodbytnicze Obejmuje | Medline | MDS9608 | |
| Biblioteka oprogramowania FMRIB | FMRIB | MELODIC Wersja 3.15 | Dostępne bezpłatnie pod adresem: https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki |
| Poduszka grzewcza | Cara Inc. | Model 50 | |
| Kleszcze do hemostatu, proste | Kent Scientific | INS750451-2 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | Patterson Private Label, pozycja producenta #14043-0704-06 |
| Waporyzator izofluranu | VetEquip Inc. | ||
| Taśma laboratoryjna 911103, igły 3/4" | VWR International | 89097-990 | |
| 305145 | BD | o grubości 23 Usunięta | plastikowa piasta |
| Folia laboratoryjna Parafilm | Patterson Veterinary | 07-893-0260 | Medline Industries Inc., pozycja producenta #HSFHS234526A |
| cewka o powierzchni płaskiej | Bruker | T12609 | 2cm |
| polietylen Rurka | Braintree Scientific | PE50 50FT | 0,023 "(średnica wewnętrzna), 0,038" (średnica zewnętrzna) |
| Maść oftalmiczna Puralube | Patterson Veterinary | 07-888-2572 | Produkty weterynaryjne Dechra, pozycja producenta # 211-38 |
| Sprague Dawley Rats | Charles River | 400 SAS SD | |
| Sterylny 0,9% roztwór soli | fizjologicznej Patterson Veterinary | 07-892-4348 | Aspen Vet, pozycja producenta #14208186 |
| Sterylne podkładki nasączone alkoholem | Taśma chirurgiczna Medline | MDS090735 | |
| , 1" (3M Durapore) | Medline | MMM15381Z | 3M Healthcare, "szeroka taśma medyczna" |
| Taśma chirurgiczna z białego papieru, 1/2" (3M Micropore) | Medline | MMM15300 | 3M Healthcare |
| , 1 ml z igłą o rozmiarze 25 BD | 309626 | ||
| Strzykawki 3 ml | BD | 309657 | |
| Wentylowany system indukcyjno-oczyszczający | VetEquip Inc. | 942102 | 2-litrowa komora indukcyjna z aktywnym oczyszczaniem |
| 411724 | Przepływomierz | ||
| 931600 | Kostka przedmuchująca, "próżniowa" | ||
| 921616 stożek nosowy, bez ponownego oddychania |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.