Name: Aktywacja 3D całego mózgu i mapowanie łączności funkcjonalnej u myszy przy użyciu przezczaszkowego funkcjonalnego obrazowania ultrasonograficznego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-24T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 57 s
Description: Poznaj metodę przezczaszkowego funkcjonalnego obrazowania ultrasonograficznego do mapowania aktywacji mózgu u myszy. Technika umożliwia badanie hemodynamiki w stanie czuwania i pod narkozą z wysoką rozdzielczością.

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

Ta praca była wspierana przez Europejski Grant Naukowy (ERC) nr 339244-FUSIMAGINE, Narodową Agencję Badań finansującą 'Pinch' (ANR-18-CE37-005), Akcelerator Technologii Badawczych Inserm w Ultrasonografii Biomedycznej, techniczny rdzeń ElfUS IPNP, Inserm U1266, europejski program badawczy FUSIMICE of the Human Brain Project oraz EMBO Short-Term Fellowship 8439 dla Andrei Kliewer.

<ol><li>Hoyer, C., Gass, N., Weber-Fahr, W., Sartorius, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advantages+and+challenges+of+small+animal+magnetic+resonance+imaging+as+a+translational+tool%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychobiology%22%5BJournal%5D)">Advantages and challenges of small animal magnetic resonance imaging as a translational tool.</a> Neuropsychobiology. 69 (4), 187-201 (2014).</li>
<li>Deffieux, T., Demene, C., Pernot, M., Tanter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+ultrasound+neuroimaging%3A+a+review+of+the+preclinical+and+clinical+state+of+the+art%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Functional ultrasound neuroimaging: a review of the preclinical and clinical state of the art.</a> Current Opinion in Neurobiology. 50, 128-135 (2018).</li>
<li>Rabut, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmaco-fUS%3A+Quantification+of+pharmacologically-induced+dynamic+changes+in+brain+perfusion+and+connectivity+by+functional+ultrasound+imaging+in+awake+mice%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Pharmaco-fUS: Quantification of pharmacologically-induced dynamic changes in brain perfusion and connectivity by functional ultrasound imaging in awake mice.</a> NeuroImage. 222, 117231(2020).</li>
<li>Tiran, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+functional+ultrasound+imaging+in+freely+moving+awake+mice+and+anesthetized+young+rats+without+contrast+agent%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Transcranial functional ultrasound imaging in freely moving awake mice and anesthetized young rats without contrast agent.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 43 (8), 1679-1689 (2017).</li>
<li>Ferrier, J., Tiran, E., Deffieux, T., Tanter, M., Lenkei, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+imaging+evidence+for+task-induced+deactivation+and+disconnection+of+a+major+default+mode+network+hub+in+the+mouse+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Functional imaging evidence for task-induced deactivation and disconnection of a major default mode network hub in the mouse brain.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 117 (26), 15270-15280 (2020).</li>
<li>Rabut, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((4D+functional+ultrasound+imaging+of+whole-brain+activity+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">4D functional ultrasound imaging of whole-brain activity in rodents.</a> Nature Methods. 16 (10), 994-997 (2019).</li>
<li>Brunner, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+platform+for+brain-wide+volumetric+functional+ultrasound+imaging+and+of+circuit+dynamics+in+awake+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">A platform for brain-wide volumetric functional ultrasound imaging and of circuit dynamics in awake mice.</a> Neuron. 108 (5), 861-875 (2020).</li>
<li>Gesnik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+functional+ultrasound+imaging+of+the+cerebral+visual+system+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">3D functional ultrasound imaging of the cerebral visual system in rodents.</a> NeuroImage. 149, 267-274 (2017).</li>
<li>Macé, É, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole-brain+functional+ultrasound+imaging+reveals+brain+modules+for+visuomotor+integration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Whole-brain functional ultrasound imaging reveals brain modules for visuomotor integration.</a> Neuron. 100 (5), 1241-1251 (2018).</li>
<li>Macé, E., Montaldo, G., Cohen, I., Baulac, M., Fink, M., Tanter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+ultrasound+imaging+of+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Functional ultrasound imaging of the brain.</a> Nature Methods. 8 (8), 662-664 (2011).</li>
<li>Tiran, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+functional+ultrasound+imaging+in+freely+moving+awake+mice+and+anesthetized+young+rats+without+contrast+agent%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Transcranial functional ultrasound imaging in freely moving awake mice and anesthetized young rats without contrast agent.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 43 (8), 1679-1689 (2017).</li>
<li>Claron, J., et al. Large scale functional ultrasound imaging of the spinal cord reveals in depth spatiotemporal responses of spinal nociceptive circuits in both normal and inflammatory state. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aClaron%2C+J+%22Pain%22">Pain</a>. , (2020).</li>
<li>Aydin, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer+functions+linking+neural+calcium+to+single+voxel+functional+ultrasound+signal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Transfer functions linking neural calcium to single voxel functional ultrasound signal.</a> Nature Communications. 11 (1), 2954(2020).</li>
<li>Bimbard, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-scale+mapping+along+the+auditory+hierarchy+using+high-resolution+functional+ultrasound+in+the+awake+ferret%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Multi-scale mapping along the auditory hierarchy using high-resolution functional ultrasound in the awake ferret.</a> eLife. 7, 35028(2018).</li>
<li>Boido, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesoscopic+and+microscopic+imaging+of+sensory+responses+in+the+same+animal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Mesoscopic and microscopic imaging of sensory responses in the same animal.</a> Nature Communications. 10 (1), 1110(2019).</li>
<li>Kislin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flat-floored+air-lifted+platform%3A+A+new+method+for+combining+behavior+with+microscopy+or+electrophysiology+on+awake+freely+moving+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Flat-floored air-lifted platform: A new method for combining behavior with microscopy or electrophysiology on awake freely moving rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (88), e51869(2014).</li>
<li>Juczewski, K., Koussa, J. A., Kesner, A. J., Lee, J. O., Lovinger, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress+and+behavioral+correlates+in+the+head-fixed+method%3A+stress+measurements%2C+habituation+dynamics%2C+locomotion%2C+and+motor-skill+learning+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Stress and behavioral correlates in the head-fixed method: stress measurements, habituation dynamics, locomotion, and motor-skill learning in mice.</a> Scientific Reports. 10 (1), 12245(2020).</li>
</ol>

Jeremy Ferrier i Bruno-Félix Osmanski są pracownikami Iconeus. Thomas Deffieux, Zsolt Lenkei, Bruno-Félix Osmanski i Mickael Tanter są współzałożycielami i udziałowcami Iconeus.

Metody obrazowania całego mózgu są kluczowymi narzędziami do lepszego zrozumienia fizjologii i patologii mózgu. Opisana tutaj metoda pozwala na precyzyjną kwantyfikację sygnałów hemodynamicznych w żywym mózgu bezpośrednio na stanowisku laboratoryjnym. Niezrównana czułość i rozdzielczość czasoprzestrzenna ultradźwięków funkcjonalnych jest szczególnie dobrze dopasowana do fizjologii myszy. Reakcje funkcjonalne i sieci w stanie spoczynku mogą być mapowane w krótkim czasie akwizycji, podłużnie i bez konieczności uśredniania prób lub badanych w celu uzyskania wiarygodnego pomiaru. Odpowiednia kombinacja ultradźwiękowych sond liniowych o wysokiej czułości i szybkich konfiguracji zmotoryzowanych umożliwia wykonanie przezczaszkowego wolumetrycznego obrazowania fUS u myszy w rozsądnym czasie akwizycji. Protokół ten można wykonać na znieczulonych lub obudzonych myszach za pomocą mobilnej klatki domowej.
Stymulacja wąsów, bodziec sensoryczny użyty jako ilustracyjny przykład w tym manuskrypcie, jest standardowym paradygmatem aktywacji funkcjonalnej u gryzoni i wiarygodnym odczytem do badania przetwarzania sensorycznego, sprzężenia nerwowo-naczyniowego i ich zmian 5,6,10, 11. Podczas gdy zgrubne ręczne szczotkowanie wąsów może być preferowane ze względu na łatwość użycia, tej metodzie brakuje precyzji przestrzennej i czasowej. Zastosowanie automatycznego stymulatora, takiego jak ten opisany tutaj, uruchamiany za pomocą skanera obrazowania fUS, pozwala na lepszą kontrolę kilku parametrów, w tym czasu wystąpienia, przemieszczenia amplitudy, częstotliwości, a także kąta końcówki Q/grzebienia, co skutkuje lepszą odtwarzalnością między zwierzętami. Dodatkowo, bardziej precyzyjny czas stymulacji umożliwia modelowanie funkcji odpowiedzi hemodynamicznej (HRF) poprzez określenie parametrów czasu do wystąpienia i czasu do osiągnięcia szczytu12,13. Aby zapewnić lepszą precyzję co do liczby wąsów odchylonych podczas stymulacji (a tym samym obszaru aktywowanego obszaru), do tego protokołu można dostosować bardziej wyrafinowane stymulatory. Wiele innych bodźców, takich jak światło8, dźwięk14 lub prezentacja zapachu15, może być realizowanych przy użyciu tego samego protokołu.
Kompatybilność funkcjonalnego ultrasonografu z obudzonymi i zachowującymi się zwierzętami jest ważną zaletą w porównaniu z innymi technikami neuroobrazowania, umożliwiając funkcjonalne mapowanie aktywacji bez stronniczości znieczulenia. Korzystanie z mobilnej klatki domowej podnoszonej powietrzem jest dobrą alternatywą dla innych istniejących urządzeń mocowanych na głowę, takich jak bieżnie liniowe lub sferyczne. Ruch klatki domowej jest mocno zamocowany w głowie, ale daje myszowi złudzenie poruszania się po otoczeniu, co pozwala na połączenie szerokiego zakresu testów behawioralnych z obrazowaniem fUS16. Jednak procedura przyzwyczajenia do mocowania głowy stanowi ważny krok w kierunku zmniejszenia stresu, szczególnie w przypadku eksperymentów, w których można go uznać za czynnik zakłócający. Opisana tutaj procedura (6 dni obsługi i przyzwyczajenia do fiksacji głowy) daje solidne wyniki w zakresie stymulacji sensorycznej i funkcjonalnej łączności w stanie spoczynku. Może być jednak konieczne wydłużenie okresu przyzwyczajenia w przypadku bardziej wyrafinowanych testów behawioralnych17.

W ciągu ostatnich dwóch dekad, neuroobrazowanie stało się ważnym narzędziem do badania funkcji i organizacji mózgu, umożliwiając naukowcom dokonywanie ważnych odkryć w dziedzinie neuronauki. Obecnie funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) stało się złotym standardem klinicznej techniki neuroobrazowania do oceny aktywacji mózgu wywołanej przez zadanie lub lek oraz do mapowania funkcjonalnej łączności w spoczynku. Podczas gdy ludzkie fMRI ma wysoką niezawodność i czułość, mysie fMRI pozostaje technicznie trudne z wielu powodów1. Po pierwsze, fMRI ma słabą rozdzielczość przestrzenną i czasową. Niewielki rozmiar mózgu myszy wymusza użycie silnych pól magnetycznych przy użyciu drogich skanerów w celu uzyskania rozsądnej rozdzielczości przestrzennej. Po drugie, utrzymanie stabilnych parametrów fizjologicznych w wąskim zakresie umożliwiającym skuteczne sprzężenie nerwowo-naczyniowe jest bardzo trudne u znieczulonych myszy. Wreszcie, sygnał zależny od poziomu tlenu we krwi (BOLD), na którym opierają się badania fMRI, ma stosunkowo słabą czułość, co prowadzi do niskiego stosunku sygnału do szumu w przypadku zastosowania u myszy i często wymaga wielokrotnej prezentacji bodźca przez długi czas akwizycji w celu wykrycia niewielkich zmian. Mysz jest najczęściej wykorzystywanym modelem zwierzęcym w biomedycznych badaniach przedklinicznych, a ograniczenia te są częściowo odpowiedzialne za lukę translacyjną w neuropsychiatrii, utrudniając transpozycję nowych obiecujących celów terapeutycznych na stanowisku do skutecznych terapii przy łóżku pacjenta.
Funkcjonalne ultrasonografie (fUS) to niedawno opracowana technika neuroobrazowania oparta na ultraszybkim dopplerze2. Dzięki bezpośredniemu pobieraniu próbek objętości krwi mózgowej, technika ta umożliwia sondowanie aktywności mózgu w czasie rzeczywistym poprzez sprzężenie nerwowo-naczyniowe. W porównaniu z innymi technikami neuroobrazowania, fUS daje rozdzielczość przestrzenną 100 μm i rozdzielczość czasową w dziesiątkach milisekund. Technika ta umożliwia obrazowanie całego mózgu całych odcinków koronalnych mózgu myszy, całkowicie nieinwazyjnie. Co więcej, jest w pełni kompatybilny ze świadomymi i zachowującymi się zwierzętami3,4,5. Jednym z głównych obecnych ograniczeń fUS jest funkcja 2D, pozwalająca na jednoczesne nagrywanie pojedynczej płaszczyzny koronalnej. Podczas gdy wolumetryczny 3D fUS wykorzystujący przetworniki matrycy 2D został już z powodzeniem zademonstrowany na szczurach6 i potwierdzony na myszach7, jego obecny brak czułości wymaga pełnej kraniotomii, a także uśrednienia dużej liczby prób w celu wykrycia niewielkiej zmiany aktywności. Alternatywnie, przetworniki liniowe mogą być przesuwane w wielu pozycjach i wykonywać funkcjonalne obrazowanie płaszczyzna po płaszczyźnie, aby pokryć cały mózg. Technika ta wymaga jednak licznych powtórzeń paradygmatu eksperymentalnego i jako taka długi czas przyswajania (3-4 godziny dla mózgu myszy)8,9.
W niniejszej pracy opisujemy solidną platformę eksperymentalną, w tym komercyjnie dostępny funkcjonalny skaner ultradźwiękowy i szybki przetwornik liniowy przełączający płaszczyznę z procedurami pozyskiwania danych 3D fUS u znieczulonych i wybudzonych myszy, umożliwiając wolumetryczne i przezczaszkowe funkcjonalne mapowanie mózgu myszy, nieinwazyjnie, bez środka kontrastowego i w krótkim czasie akwizycji. Ilustrujemy tę cechę, mapując aktywację kory somatosensorycznej po stymulacji wąsów, a także funkcjonalną łączność w stanie spoczynku. Oprócz przygotowania zwierząt i zbierania danych, opisujemy również procedurę wizualizacji, rejestracji atlasu i analizy sygnałów fUS w czasie rzeczywistym.

<table><tbody><tr><td>Strzykawki BD Plastipak 1 ml</td><td>Hotscher, Francja</td><td>303172</td><td></td></tr><tr><td>Igły BD Microlance 26 Gauge</td><td>Dutscher, Francja</td><td>303800</td><td></td></tr><tr><td>Regulator temperatury zwierząt (płyta grzewcza sprzężona z sondą doodbytniczą)</td><td>Physitemp</td><td>TCAT-2DF</td><td></td></tr><tr><td>Arduino</td><td>Arduino</td><td>Arduino Uno-Rev3</td><td></td></tr><tr><td>Atipamezole</td><td>Orion Pharma, Francja</td><td>Antysedan&reg;</td><td>5 mg/ml roztwór do wstrzykiwań</td></tr><tr><td>Dental Ciment</td><td>Sun M&eacute; dical, Shiga, japonia</td><td>Superbond C& B</td><td></td></tr><tr><td>Krem do depilacji</td><td>Klorane</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Maść pod oczy</td><td>TVM, Wielka Brytania</td><td>Ocry-gel</td><td></td></tr><tr><td>Maszynka do golenia włosów</td><td>Wella Profesionnals</td><td>N/A Płyty</td><td></td></tr><tr><td>czołowe</td><td>Neurotar, Finlandia</td><td>Model 14</td><td></td></tr><tr><td>Iconeus One standardowy pakiet dla fUS</td><td>Iconeus, Francja</td><td>Iconeus One</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie akwizycyjne IcoScan ( v1.0)</td><td>Iconeus, Francja</td><td>IcoScan</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie analityczne IcoStudio (v1.0)</td><td>Iconeus, Francja</td><td>IcoStudio</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane Stacja anestezjologiczna</td><td>Minerve, Esternay, Francja</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>Virbac, Francja</td><td>Ketamina1000</td><td>100 mg/ml roztwór do wstrzykiwań</td></tr><tr><td>Lidokaina</td><td>Vetoquinol</td><td>Lurocaine&reg;</td><td>20 mg/ml roztwór do wstrzykiwań</td></tr><tr><td>Medetomidine</td><td>Orion Pharma, Francja</td><td>Domitor&reg;</td><td>1 mg/ml roztwór do wstrzykiwań</td></tr><tr><td>Meloxicam</td><td>Boehringer lingelheim</td><td>Metacam&reg;</td><td>0,5 mg/ml roztwór do wstrzykiwań</td></tr><tr><td>Mobilna klatka domowa Duża z możliwością śledzenia</td><td>Neurotar, Finlandia</td><td>MHC-L-T-V4</td><td></td></tr><tr><td>Monitorowanie EKG i częstości oddechów</td><td>Systemy AD, (USA) i oprogramowanie</td><td></td><td></td>LabChart</tr><tr><td>Serwomotor</td><td>Feetech</td><td>FT90B</td><td></td></tr><tr><td>Rama stereotaktyczna</td><td>David Kopf (Tujunga, USA)</td><td>900-WA</td><td>za pomocą adaptera myszy&nbsp; (Ref: 922) i niepękające paski uszne (ref: 922)</td></tr><tr><td>Klej chirurgiczny</td><td>3M, USA</td><td>Vetbond</td><td></td></tr><tr><td>Pompa strzykawkowa</td><td>KD Scientific, USA</td><td>Legato&reg; 130, Cat# 788130</td><td></td></tr><tr><td>Żel ultradźwiękowy</td><td>DREXCO medical, Francja</td><td>Medi'Gel</td><td></td></tr><tr><td>Xylazine 2%</td><td>Bayer, Francja</td><td>Rompun&reg;</td><td>20 mg/ml roztwór do wstrzykiwań</td></tr></tbody></table>

aktywacja 3d całego mózgu i mapowanie łączności funkcjonalnej u myszy przy użyciu przezczaszkowego funkcjonalnego obrazowania ultrasonograficznego

Whole-Brain 3D Activation and Functional Connectivity Mapping in Mice using Transcranial Functional Ultrasound Imaging

Funkcjonalne obrazowanie ultrasonograficzne (fUS) to nowatorska metoda obrazowania mózgu, która opiera się na wysokiej czułości pomiaru objętości krwi mózgowej uzyskanej za pomocą ultraszybkiej angiografii dopplerowskiej. Ponieważ perfuzja mózgu jest silnie powiązana z lokalną aktywnością neuronalną, technika ta umożliwia mapowanie 3D całego mózgu aktywacji regionalnej wywołanej zadaniem, a także funkcjonalnej łączności w stanie spoczynku, nieinwazyjnie, z niezrównaną rozdzielczością czasoprzestrzenną i prostotą obsługi. W porównaniu z fMRI (funkcjonalnym rezonansem magnetycznym), główną zaletą obrazowania fUS jest umożliwienie pełnej kompatybilności z eksperymentami na zwierzętach czuwających i zachowujących się. Co więcej, mapowanie mózgu metodą fMRI u myszy, najczęściej stosowany model przedkliniczny w neurobiologii, pozostaje wyzwaniem technicznym ze względu na mały rozmiar mózgu i trudności w utrzymaniu stabilnych warunków fizjologicznych. Tutaj przedstawiamy prosty, niezawodny i solidny protokół obrazowania fUS całego mózgu u znieczulonych i wybudzonych myszy przy użyciu gotowego komercyjnego systemu fUS z zmotoryzowanym przetwornikiem liniowym, zapewniającym znaczną aktywację kory mózgowej po stymulacji sensorycznej, a także powtarzalny wzorzec funkcjonalnej łączności 3D do identyfikacji sieci.

Niniejszy protokół opisuje trójwymiarową kwantyfikację zmian hemodynamicznych w mózgu myszy przeprowadzaną transkranialnie, w stanie spoczynku lub w odpowiedzi na stymulację sensoryczną. Stymulacja wibrysów, będąca standardowym paradygmatem mapowania funkcjonalnej aktywacji mózgu u gryzoni, została wybrana jako przykład odpowiedzi wywołanej stymulacją sensoryczną. Rysunek 4 przedstawia reprezentatywną mapę aktywacji w odpowiedzi na mechaniczną stymulację wibrysów u znieczulonej myszy, uzyskaną za pomocą transkranialnego obrazowania fUS. Całkowity czas próby wynosił 760 s, z 60 s linii bazowej (przed i po stymulacji), 80 s stymulacji i 60 s czasu regeneracji, powtórzonym 5 razy. Istotną aktywację określono za pomocą modelu liniowego (GLM), stosując domyślną funkcję odpowiedzi hemodynamicznej (HRF) dla myszy. Obszary aktywne (wyniki Z z p-value &gt;0.0000006 po rygorystycznej korekcie Bonferroniego dla wielokrotnych porównań) są przedstawione jako wartości zakodowane kolorystycznie i nałożone na szablon wspólnego układu współrzędnych Allena. Przebieg czasowy w obrębie poszczególnych wokseli przeciwległej pierwotnej kory somatosensorycznej, w regionie pola beczkowatego (S1BF), wykazał wzrost CBV o 15-20% w porównaniu do linii bazowej.
<img alt="Mapowanie aktywności mózgu, kolorowe schematy mózgu, wykres CBV, analiza funkcjonalna, modele 3D." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62267/62267fig4v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4: Mapy aktywacji przezczaszkowej i przebieg czasowy rCBV po stymulacji wibrysów u myszy znieczulonej ketaminą/ksylazyną. A. Mapa aktywacji pokazująca istotnie aktywowane woksele po mechanicznej stymulacji prawych wibrysów (80 s ON, 60 s OFF, 5x) pod znieczuleniem ketaminą/ksylazyną. Mapy uzyskano poprzez obliczenie wyników Z (Z-scores) na podstawie analizy modelu liniowego (GLM) z korekcją Bonferroniego dla wielokrotnych porównań. Wyniki Z (oznaczone kolorami) nałożono na trójwymiarowy szablon mózgu Allena (po rejestracji za pomocą systemu pozycjonowania mózgu) i przedstawiono w trzech rzutach: czołowym (lewo), strzałkowym (środek) i osiowym (prawo). Dla odniesienia wyświetlono regiony anatomiczne z wspólnego układu współrzędnych mózgu myszy Allena. Aktywowane woksele znajdują się precyzyjnie w obrębie lewej kory S1BF. Pasek skali: 1 mm. Każda objętość próbki była skanowana na obszarze 2,8 mm (co odpowiada 7 plastrom w kierunku pionowym) w czasie 3,85 s, co pozwoliło na zarejestrowanie 20 próbek objętościowych podczas każdej odpowiedzi funkcjonalnej. B. Rendering 3D wzrostu względnej objętości krwi mózgowej (rCBV) wywołanego stymulacją wibrysów w porównaniu z poziomem bazowym. Anatomiczne wyznaczenie S1BF zaznaczono na niebiesko. C. Przebieg czasowy zmian CBV w lewej S1BF (niebieski) oraz odpowiadający mu zastosowany bodziec (czerwony). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62267/62267fig4v2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.</a>
Ten sam paradygmat zastosowano u myszy z unieruchomioną głową podczas zachowań w mobilnej klatce domowej, korzystając z ustawienia dla zwierząt w stanie czuwania systemu IcoScan. Rycina 5 przedstawia mapę aktywacji po eksperymencie z wielokrotną stymulacją wibrysów z wykorzystaniem układu eksperymentalnego opisanego na Rycini 2. Kilka tylnych i ogonowych wibrysów stymulowano według następującego schematu: 30 s linii bazowej, a następnie pięć następujących po sobie prób składających się z 30 s stymulacji ON (4 Hz) i 30 s przerwy OFF (Rycina 5C). Stymulacja była realizowana za pomocą serwomotoru sterowanego kartą Arduino UNO, która wyzwalała sekwencję akwizycji obrazów w celu synchronizacji. Istotną aktywację określono za pomocą ogólnego modelu liniowego (GLM) z wykorzystaniem domyślnej funkcji odpowiedzi hemodynamicznej (HRF) dla myszy. Korekcję wielokrotnych porównań przeprowadzono metodą Bonferroniego. Konwencjonalny poziom alfa 0,05 został znormalizowany przez całkowitą liczbę wokseli w objętości akwizycji, co doprowadziło do uzyskania końcowego rygorystycznego progu 0,000003.
<img alt="Analiza fMRI mózgu myszy; mapy Z-score, zmiany rCBV, ustawienie eksperymentu, wykres przebiegu czasowego." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62267/62267fig5v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5: Mapy aktywacji i przebieg czasowy rCBV po stymulacji wibrysów u budzącej się, zachowującej naturalną aktywność myszy. A. Mapa aktywacji pokazująca istotnie aktywowane woksele po mechanicznej stymulacji prawych wibrysów (30 s ON, 30 s OFF, 5x) u budzącej się myszy w mobilnej klatce domowej. Mapy uzyskano poprzez obliczenie Z-scores w oparciu o analizę modelu liniowego (GLM) z korektą Bonferroniego dla porównań wielokrotnych (normalizacja przez całkowitą liczbę wokseli). Z-scores (oznaczone kolorami) są nałożone na 3D szablon mózgu Allena (po rejestracji za pomocą Brain Positioning System) i przedstawione w trzech rzutach: czołowym (lewo), strzałkowym (środek) i osiowym (prawo). Dla odniesienia wyświetlono regiony anatomiczne z Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework. Aktywowane woksele znajdują się w obrębie lewej kory S1BF. Paski skali, 1 mm. Każda objętość próbki była skanowana na odcinku 1,6 mm (odpowiadającym 3 plastrom w kierunku wysokości) w czasie 3,85 s, co pozwoliło na zarejestrowanie 17 próbek objętościowych podczas każdej odpowiedzi funkcjonalnej. B. Rendering 3D wzrostu względnej objętości krwi w mózgu (rCBV) wywołanego stymulacją wibrysów w porównaniu do poziomu bazowego. Wyznaczenie anatomiczne S1BF zaznaczono kolorem niebieskim. C. Ilustracja myszy w mobilnej klatce domowej podczas eksperymentu stymulacji prawych wibrysów, podczas którego wykonano pięć 30 s prób, przy całkowitym czasie akwizycji wynoszącym 330 s. D. Bieżący przebieg czasowy względnego CBV wyekstrahowany z obszaru aktywowanego (niebieski), z naniesionym odpowiadającym mu bodźcem (czerwony). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62267/62267fig5v2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
Rysunek 6 przedstawia korelacje czasowe znormalizowanych niskoczęstotliwościowych (&lt;0.2 Hz) spontanicznych fluktuacji CBV pomiędzy 3D regionami mózgu (zidentyfikowanymi na podstawie rejestracji do wspólnego układu współrzędnych Allena) u myszy znieczulonej ketaminą i ksylazyną. Całkowity czas akwizycji wynosił 20 min (1200 s). Analiza nadzorowana atlasem ujawniła silne wzorce łączności międzyhemisferycznej, z wynikowymi wartościami współczynnika korelacji do 0.8. Analiza oparta na regionie ziarna w grzbietowej części hipokampa ujawniła istotną łączność międzyhemisferyczną pomiędzy prawym a lewym hipokampem, a także głębokimi regionami retrohipokampalnymi i korą piriformną. Region ziarna wybrany w S1BF również zaowocował symetrycznym (kortyko-kortykalnym) wzorcem korelacji, jak opisano wcześniej.
<img alt="Analiza łączności mózgu; mapa ciepła współczynnika korelacji i schematy MRI; badania neuronaukowe." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62267/62267fig6v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rysunek 6: Transkranialna wolumetryczna funkcjonalna łączność w stanie spoczynku mózgu myszy pod narkozą ketaminą/ksylazyną, oceniona na podstawie 20-minutowej 3D fUS.A. Macierz korelacji oparta na regionach 3D wspólnego układu współrzędnych Allena (Allen common coordinate framework) zarejestrowanych na transkranialnym obrazowaniu funkcjonalnym. Macierz uzyskano poprzez obliczenie znormalizowanej korelacji Pearsona dla spontanicznych fluktuacji niskoczęstotliwościowych (&lt;0.1 Hz) średnich sygnałów czasowych ze wszystkich wokseli w obrębie każdego zidentyfikowanego ROI po korekcie czasu warstw (slice timing correction). Każda próbkowana objętość była skanowana na odcinku 1.6 mm w kierunku góra-dół (odpowiadającym 4 warstwom) w czasie 2.2 s. B. Analiza oparta na obszarze nasion (seed-based analysis) rzutowana na szablon 3D. Obszar nasion wybrano w prawym grzbietowym hipokampie przy β - 2.1 mm. Mapę korelacji uzyskano poprzez obliczenie współczynnika korelacji Pearsona pomiędzy sygnałami czasowymi obszaru nasion a każdym wokselem całego obrazowania po korekcie czasu warstw. C. Mapa korelacji 3D oparta na analizie seed-based z obszarem nasion wybranym w S1BF przy β - 2.1 mm. Paski skali: 1 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62267/62267fig6v2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.</a>

Ten protokół opisuje kwantyfikację wolumetrycznych zmian hemodynamicznych mózgu w mózgu myszy za pomocą funkcjonalnych ultradźwięków (fUS). Procedury dla mapy aktywacji funkcjonalnej 3D po stymulacji sensorycznej, a także łączności funkcjonalnej w stanie spoczynku są przedstawione jako przykłady ilustracyjne u myszy znieczulonych i obudzonych.

Aktywacja 3D całego mózgu i mapowanie łączności funkcjonalnej u myszy przy użyciu przezczaszkowego funkcjonalnego obrazowania ultrasonograficznego

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ...

Funkcjonalne ultradźwięki to nowa metoda neuroobrazowania, która umożliwia mapowanie objętości krwi mózgowej w mózgu żywego gryzonia. Korzystając z ultraszybkiego obrazowania fal płaskich, możemy mierzyć reakcje hemodynamiczne całego mózgu z niezrównaną specjalną tymczasową rozdzielczością i czułością. Protokół ten wyjaśnia, jak wykonywać przezczaszkowe funkcjonalne obrazowanie ultrasonograficzne u myszy, zarówno w przypadku eksperymentów na zwierzętach znieczulonych, jak i na jawie.W porównaniu z innymi technikami obrazowania funkcjonalnego całego mózgu, takimi jak FMRI, ultrasonografia funkcjonalna zapewnia wysoką przenośność, łatwość użycia i umożliwia eksperymenty na obudzonych i swobodnie poruszających się osobach, unikając stronniczości anestezjologicznej i umożliwiając badania behawioralne. Do niedawna obrazowanie FUS było stosowane wyłącznie we współpracy z ekspertem w dziedzinie ultrasonografii. Teraz technologia ta jest dostępna dla szerokiej społeczności neuronaukowej, dzięki dostępnym na rynku skanerom i dedykowanemu oprogramowaniu do przedklinicznego obrazowania mózgu, dzięki czemu FUS jest dość łatwy w użyciu bez żadnego doświadczenia w ultrasonografii.W przypadku znieczulonej sesji obrazowania nałóż maść do oczu myszy, aby uniknąć uszkodzenia rogówki i ogol głowę myszy za pomocą drżenia. Nałóż krem do depilacji i spłucz po kilku minutach. Powtarzaj to, aż włosy zostaną całkowicie usunięte.Wprowadzić szpilki podskórne w kończynach do zapisu elektrokardiogramu i umieścić odwirowany żel ultradźwiękowy na głowie. W przypadku eksperymentów na obudzonych myszach wymagana jest wstępna operacja w celu ustabilizowania głowy. Umieść znieczuloną mysz i ramkę stereotaktyczną na poduszce grzewczej o temperaturze 37 stopni Celsjusza.Nałóż żel ochronny na oczy i podskórnie podawaj lidokainę pod skórę głowy za pomocą igły o rozmiarze 26, a następnie odczekaj kilka minut. Wykonaj nacięcie wzdłuż szwu strzałkowego od tyłu kości potylicznej do początku kości nosowej, a następnie użyj nożyczek chirurgicznych, aby wyciąć skórę na obu półkulach. Oczyść czaszkę jednoprocentowym roztworem jodu i usuń pozostałą okostną.Używając płyty czołowej jako szablonu, zaznacz dwa otwory w czaszce, aby umieścić kotwiące. Umieść płytę głowicy za pomocą i użyj cementu dentystycznego do zamocowania i płyty głowicy z przodu iz tyłu ramy, aby utrzymać dobry chwyt implantu. Po wyschnięciu cementu należy usunąć zwierzę z ramy stereotaktycznej i odwrócić znieczulenie poprzez podskórne wstrzyknięcie jednego miligrama na kilogram atipamezolu.Podawać profilaktyczny meloksykam w przypadku bólu pooperacyjnego. Umieść magnetyczną nasadkę wydrukowaną w 3D na płycie głowy dla ochrony i pozwól myszy dojść do siebie przez cztery do sześciu dni przed rozpoczęciem przyzwyczajania się do klatki domku mobilnego. Umieść zwierzę w klatce regeneracyjnej na poduszce grzewczej na kilka godzin, a następnie umieść mysz z powrotem w klatce domowej z kolegami z miotu.W czwartym i piątym dniu po powrocie do zdrowia kilkakrotnie przymocuj mysz do klatki domku mobilnego i stopniowo zwiększaj stały czas słuchania, zaczynając od pięciu minut do 30 minut. Nałóż trochę soli fizjologicznej i żelu ultradźwiękowego na okienko obrazowania, aby przyzwyczaić mysz. Powtórz ten proces w szóstym dniu po wyzdrowieniu.Uruchom oprogramowanie i utwórz sesję eksperymentalną. Przejdź do menu przesuwania sondy, aby dostosować pozycję sondy ultradźwiękowej za pomocą klawiatury nawigacyjnej. Rozpocznij akwizycję podglądu na żywo i w razie potrzeby dostosuj położenie sondy poprzez obrazowanie w czasie rzeczywistym objętości krwi w mózgu zwierzęcia (CBV).Ustaw mózg na środku obrazu, a następnie zoptymalizuj parametry obrazowania, aby uchwycić najwyższy stosunek sygnału do szumu. Otwórz opcję Angio 3D w oprogramowaniu do akwizycji. Na panelu ustawień wstępnych dostosuj parametry skanowania pierwszego i ostatniego wycinka oraz rozmiaru kroku, aby zeskanować cały mózg i rozpocząć akwizycję.Pozostaw otwarte oprogramowanie do akwizycji i uruchom oprogramowanie do analizy i wizualizacji danych, a następnie załaduj skan 3D Angio. Poruszaj się po objętości akwizycji za pomocą panelu trzech widoków i wybierz kierunek skanowania koronalnego, przednio-tylny lub przedni. Przejdź do panelu rejestracji mózgu i załaduj szablon referencyjny myszy do procesu rejestracji.Zarejestruj skan w Allen Mouse Common Coordinates Framework, korzystając z w pełni automatycznego lub ręcznego trybu rejestracji. Sprawdź wynik, patrząc na superpozycję skanu 3D Angio i szablonu referencyjnego lub patrząc na superpozycję skanu i atlasu referencyjnego Allen za pomocą panelu menedżera Atlas. Zapisz rejestrację jako plik BPS.W oprogramowaniu ICO studio upewnij się, że skan angiograficzny i jego plik BPS są załadowane. Przejdź do panelu nawigacji mózgu. W panelu Menedżer atlasu nawiguj po atlasie mózgu Allena za pomocą nawigatora drzewa nadrzędnego i potomnego.Znajdź anatomiczne obszary docelowe i wybierz je, aby nałożyć je na skan w trzech widokach. Zwizualizuj docelowe regiony w panelu trzech widoków i wybierz płaszczyznę obrazowania, która nakłada się na obszary docelowe eksperymentu, ręcznie ustawiając dwa znaczniki w pozycji koronalnej, która obejmuje obszar zainteresowania. Kliknij Brain Positioning System (BPS), aby wyodrębnić wynikowe współrzędne silnika, które odpowiadają pozycji sondy, aby zobrazować docelową płaszczyznę.Sprawdź podgląd obrazu, który jest obliczany na podstawie skanu naczynia. W oprogramowaniu do skanowania ICO wejdź do panelu pozycjonowania sondy i kliknij wprowadź współrzędne BPS, a następnie zastosuj wyodrębnione współrzędne, powodując ruch sondy i wyrównanie na docelowej płaszczyźnie obrazowania. Wykonaj akwizycję w widoku na żywo i sprawdź, czy bieżąca płaszczyzna obrazowania odpowiada prognozie.Wstępnie zdefiniuj sekwencję stymulacji, w tym czas stymulacji, czas stymulacji zainteresowań i liczbę powtórzeń. Uruchom sekwencję FUS 3D, definiując całkowity czas pozyskiwania, liczbę pozycji i czas martwy między pozycjami. Aby uzyskać automatyczną stymulację zsynchronizowaną z systemem akwizycji poprzez wejście TTL, wybierz opcję wyzwalacza przed rozpoczęciem akwizycji.Otwórz akwizycję w oprogramowaniu ICO studio i wejdź do menu mapy aktywacji, a następnie wypełnij pole wzorca aktywacji godzinami rozpoczęcia i zakończenia oraz oblicz mapę aktywacji. Dostosuj parametry wyświetlania wizualizacji i wyeksportuj mapę aktywacji jako plik H5 do analizy w trybie offline. Uruchom sekwencję FUS 3D, definiując całkowity czas akwizycji, liczbę pozycji płaszczyzny obrazowania i czas martwy między pozycjami.Zapisz akwizycję i załaduj ją do oprogramowania ICO studio. W razie potrzeby załaduj plik BPS i strukturę koordynacyjną mózgu myszy Allen. W Menedżerze atlasu wybierz regiony atlasu jako obszary zainteresowania.Wejdź do menu przewodności funkcjonalnej i wybierz żądane regiony oraz menedżera ROI. Wizualizuj wyniki jako macierz połączeń lub mapę korelacji opartą na inicjatorach, a następnie wybierz i dostosuj filtry przepustowości zgodnie z potrzebami, a następnie wyeksportuj wyniki korelacji do analizy statystycznej. Protokół ten został wykorzystany do ilościowej identyfikacji 3D zmian hemodynamicznych mózgu przezczaszkowo w mózgu myszy.Jako przykład stymulacji sensorycznej wywołanej reakcją wywołano stymulację wąsów. Istotną aktywację określono za pomocą rozdzielczości ogólnego modelu liniowego lub GLM, przy użyciu domyślnej funkcji odpowiedzi hemodynamicznej myszy. Całkowity czas próby wynosił 760 sekund, z 60-sekundową linią bazową, 80-sekundową stymulacją i 60-sekundowym czasem odzyskiwania powtórzonym pięć razy.Korzystając z wokselowego przebiegu czasowego kontralateralnej pierwotnej kory somatosensorycznej, region pola beczkowego lub S1BF ujawnił od 15 do 20% wzrost CBV w porównaniu z wartością wyjściową. Ten sam paradygmat został zastosowany w myszy zachowującej się w nieruchomej głowie w klatce mobilnego domu przy użyciu ustawienia wstępnego wybudzenia skanowania ICO. Mapa aktywacji po eksperymencie z wielokrotną stymulacją wąsów jest pokazana tutaj.Istotną aktywację określono z rozdzielczością GLM przy użyciu domyślnej funkcji odpowiedzi hemodynamicznej myszy. Korelacje czasowe znormalizowały spontaniczne fluktuacje CBV o niskiej częstotliwości między obszarami mózgu 3D u myszy znieczulonej ketaminą ksylazyną. Analiza oparta na nasionach i grzbietowym hipokampie ujawniła znaczną przewodnictwo międzypółkulowe między prawym i lewym hipokampem, a także głębsze retro regiony hipokampa i uprzejmości gruszkowate.Region zalążkowy wybrany w S1BF również spowodował symetryczny wzorzec korelacji. Punktem krytycznym dla udanych eksperymentów jest przygotowanie zwierząt, w szczególności poziom znieczulenia w przypadku eksperymentów z udziałem znieczulonych zwierząt oraz ochrona czaszki w doświadczeniach na zwierzętach przytomnych. Gdyby badanie było możliwe w USA, badanie ważnych funkcji mózgu u obudzonych zwierząt zajmujących się fundamentalnymi pytaniami dotyczącymi snu, uczenia się i zachowania, ale także farmakologicznej modulacji połączeń funkcjonalnych w celu odkrywania leków.

whole-brain-3d-activation-functional-connectivity-mapping-mice-using

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Wywoływanie przerwania bariery krew-mózg (BBB) za pomocą skupionego ultradźwięku z wykorzystaniem mikropęcherzyków jest obiecującą techniką nieinwazyjnego, celowanego dostarczania leków do mózgu1-3. Niniejszy protokół opisuje procedurę eksperymentalną dla transkranialnego przerwania BBB pod kontrolą MRI w modelu szczura.

Przełamywanie bariery krew-mózg pod kontrolą MRI z użyciem przezczaszkowego ultradźwiękowego ogniskowania w modelu szczura

Opisano technikę szerokiego otwierania bariery krew-mózg u myszy z wykorzystaniem mikropęcherzyków i ultradźwięków. Dzięki zastosowaniu tej metody do mózgu myszy można wprowadzić mangan. Ponieważ mangan jest środkiem kontrastowym do MRI, który kumuluje się w zdepolaryzowanych neuronach, podejście to umożliwia obrazowanie aktywności neuronalnej.

Funkcjonalne obrazowanie neuronaukowe z wykorzystaniem ultrasonicznego otwierania bariery krew-mózg i MRI z wzmocnieniem manganem

Ten film opisuje metodę tymczasowego zakłócania bariery krew-mózg (BBB) poprzez tworzenie przejściowych otworów za pomocą zogniskowanych ultradźwięków za pośrednictwem mikropęcherzyków (FUS). Te przejściowe lokalne otwory BBB mogą ostatecznie zostać wykorzystane do dostarczania większych cząsteczek leku bezpośrednio do miąższu mózgu.

Focus Ultrasounds Mikropęcherzykowe otwieranie bariery krew-mózg: technika tworzenia zlokalizowanych przejściowych otworów w barierze krew-mózg myszy za pomocą sonoporacji

Źródło: Hage, B. D. et. al., Funkcjonalne przezczaszkowe USG Dopplera do monitorowania przepływu krwi w mózgu. J. Vis. exp. (2021) Ten film pokazuje zastosowanie ultrasonografii dopplerowskiej jako funkcjonalnej narzędzie do obrazowania do pomiaru prędkości przepływu krwi w mózgu lub CBFV w czasie rzeczywistym. Podkreśla, w jaki sposób zmiany częstotliwości w tętnicy środkowej mózgu podczas zadań takich jak wstrzymywanie oddechu ujawniają zmiany w CBFV, oferując wgląd w aktywność mózgu i...

Funkcjonalne obrazowanie przepływu krwi w mózgu za pomocą przezczaszkowego USG Dopplera

Obecna praca opisuje nowy protokół do wykonywania nieinwazyjnych ultradźwięków o wysokiej częstotliwości i obrazowania fotoakustycznego na mózgu szczura, aby efektywnie wizualizować głębokie obszary podkorowe i ich wzorce naczyniowe poprzez kierowanie sygnałów na otwór czaszki naturalnie występujący na zwierzęcej czaszce.

Nieinwazyjne miąższowe, naczyniowe i metaboliczne ultrasonografie wysokiej częstotliwości i fotoakustyczne obrazowanie głębokiego mózgu szczura

Ten protokół określa kroki niezbędne do dostarczenia genu poprzez skoncentrowanie ultradźwięków na otwarciu bariery krew-mózg (BBB), ocenę wynikowej ekspresji genu oraz pomiar aktywności neuromodulacyjnej receptorów chemogenetycznych za pomocą testów histologicznych.

Zogniskowane ultradźwięki indukowane otwieraniem bariery krew-mózg w celu celowania w struktury mózgu i oceny neuromodulacji chemogenetycznej

Funkcjonalne przezczaszkowe ultrasonografie dopplerowskie uzupełnia inne metody obrazowania funkcjonalnego, dzięki wysokiej rozdzielczości czasowej pomiaru wywołanych bodźcem zmian w przepływie krwi w mózgu w tętnicach podstawnych mózgu. Ten artykuł dotyczący metod zawiera instrukcje krok po kroku dotyczące korzystania z funkcjonalnego przezczaszkowego ultrasonografii dopplerowskiej do przeprowadzenia eksperymentu z obrazowaniem funkcjonalnym.

Funkcjonalne przezczaszkowe USG Dopplera do monitorowania przepływu krwi w mózgu

To badanie opisuje połączone obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) i protokół ultradźwięków o niskiej intensywności (FUS), wykorzystujący żywe szczury z cewnikowaniem żyły szyjnej do monitorowania otwarcia bariery krew-mózg (BBB).

Monitorowanie otwarcia bariery krew-mózg u szczurów za pomocą przedklinicznego systemu ultrasonograficznego

Przezczaszkowa stymulacja ultradźwiękowa (TUS) to nowa nieinwazyjna technika neuromodulacji, która wymaga starannego planowania symulacji akustycznych i termicznych. Metodologia opisuje proces przetwarzania obrazów i symulacji ultradźwiękowej w celu zapewnienia wydajnego, przyjaznego dla użytkownika i usprawnionego planowania eksperymentów na ludziach.

Pipeline do planowania i wykonywania eksperymentów z przezczaszkową neuromodulacją ultrasonograficzną u ludzi

Protokół obejmuje produkcję przetworników, raportowanie parametrów, zabieg chirurgiczny i rejestrację sygnału dla całego operacyjnego przepływu pracy jednoczesnej skoncentrowanej neuromodulacji ultradźwiękowej i rejestracji fotometrii światłowodowej u myszy o swobodnym ruchu.

Jednoczesna zogniskowana neuromodulacja ultradźwiękowa i zapis fotometrii światłowodowej w myszy swobodnej

Ultrasonograficzna mikroskopia lokalizacyjna (ULM) to niedawno opracowana technika, która pozwala na niespotykany dotąd poziom rozdzielczości obrazowania mikronaczyń in vivo. W niniejszej pracy szczegółowo opisujemy, jak uzyskać superrozdzielcze obrazy mikronaczyniowej mikronaczyniowej mózgu u gryzoni, wykorzystując standaryzowaną funkcjonalną platformę ultradźwiękową zaprojektowaną do badań przedklinicznych.

Mikroskopia lokalizacyjna ultrasonograficzna do superrozdzielczego mapowania mikronaczynia mózgu gryzoni

Poznaj metodę przezczaszkowego funkcjonalnego obrazowania ultrasonograficznego do mapowania aktywacji mózgu u myszy. Technika umożliwia badanie hemodynamiki w stanie czuwania i pod narkozą z wysoką rozdzielczością.

Aktywacja 3D całego mózgu i mapowanie łączności funkcjonalnej u myszy przy użyciu przezczaszkowego funkcjonalnego obrazowania ultrasonograficznego (Wideo) | JoVE Journal

Aktywacja 3D całego mózgu i mapowanie łączności funkcjonalnej u myszy przy użyciu przezczaszkowego funkcjonalnego obrazowania ultrasonograficznego

Przeglądaj więcej filmów