Imagem Funcional do Cortex Auditivo em gatos adultos usando de alta campo fMRI

O objetivo geral deste procedimento é obter imagens funcionais do córtex auditivo intacto do gato usando ressonância magnética funcional de alto campo. Isso é feito preparando primeiro o equipamento de som para a apresentação do estímulo. O segundo passo é preparar o gato para o escaneamento anestesiando e, em seguida, posicionando-o em um trenó compatível com ressonância magnética.

Em seguida, imagens anatômicas e funcionais são coletadas em todo o cérebro durante a apresentação do estímulo. A etapa final é processar as imagens para quantificar o nível de ativação cerebral durante a apresentação do estímulo. Em última análise, a imagem funcional é usada para mostrar a extensão da ativação durante a apresentação do som no córtex auditivo intacto do gato.

Este método pode ser usado para ajudar a responder questões-chave na função auditiva, como a existência de uma hierarquia no córtex auditivo. A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes, como imagens ópticas, é que a FMRI não é invasiva e pode medir a atividade cortical funcional dentro do crânio intacto. Este método pode fornecer informações sobre a função auditiva e pode ser aplicado a outras modalidades sensoriais, como visão e sensação somática.

Demonstrando o procedimento estarão Pam Nixon, uma técnica veterinária registrada, e Amy Hall, uma estudante de pós-graduação em nosso laboratório. Todos os procedimentos em animais, conforme descrito neste protocolo, devem receber a aprovação do comitê de uso de animais de sua instituição antes do experimento. Para iniciar a preparação para este protocolo, primeiro conecte o computador, que será usado para apresentar o estímulo auditivo à placa de som externa via um cabo USB.

Em seguida, conecte os cabos que conectam as portas de saída da placa de som externa às portas de entrada do amplificador de potência estéreo. Em seguida, conecte os cabos que conectam as portas de saída do amplificador de potência estéreo às portas de entrada da caixa do transformador do sistema de fone de ouvido compatível com FMRI. Use cabos coaxiais blindados com conexões BNC para conectar a caixa do transformador ao painel de penetração fora da sala do scanner.

Em seguida, conecte o conjunto do cabo do fone de ouvido às portas BNC correspondentes no painel de penetração. Dentro da sala do scanner, conecte as pontas auriculares de espuma aos fones de ouvido. Em seguida, conecte os fones de ouvido ao conjunto de cabos.

Execute um estímulo auditivo de teste para confirmar que o som está sendo transmitido do computador para os fones de ouvido. Desconecte os fones de ouvido e insira a espuma com segurança nas orelhas do gato durante a fase de preparação do animal. Primeiro, configure a bomba de seringa a ser usada para manter a anestesia enquanto a imagem combina 60 mililitros de solução salina e 0,07 mililitros de cetamina em uma seringa de 60 mililitros e coloque-a na bomba de seringa.

Em seguida, administre uma mistura sedativa de sulfato de atropina e uma promazina SUP por meio de uma injeção subcutânea. Após 20 minutos, administre cetamina e cloridrato de d meato por meio de uma injeção intramuscular para induzir a anestesia. Assim que o gato perder o reflexo da escrita, aplique pomada oftálmica nos olhos para evitar o ressecamento durante o procedimento.

Além disso, coloque um cateter de demora na veia safena medial para administração intravenosa de cetamina. Durante o procedimento, novamente, teste a indução anestésica bem-sucedida beliscando um dedo do pé nas quatro patas e observando se o gato retira a pata. Assim que o reflexo da pétala desaparecer, suprima o reflexo de vômito borrifando lidocaína nas paredes da faringe.

Em seguida, intubar o gato com um tubo endotraqueal 4.0 ou 4.5. Mantenha a anestesia durante toda a sessão de imagem com uma taxa de infusão constante de cetamina e flúor inalado fornecido em 100% de oxigênio de um a 1,5 litros por minuto. Próxima camada de plástico plástico plástico isolante no chão do trenó compatível com ressonância magnética.

Em seguida, coloque almofadas de aquecimento cheias de cera quente em cima do plástico bolha. Coloque outra camada de plástico bolha em cima das almofadas de aquecimento. Em seguida, coloque o gato em posição esternal dentro do plástico bolha isolante no trenó compatível com ressonância magnética.

Assim que o gato estiver posicionado, ajuste a cabeça para ter acesso às orelhas. Enrole as pontas auriculares de espuma no menor diâmetro possível. Em seguida, insira cada ponta auricular profundamente no canal auditivo.

Uma vez inseridas, as pontas auriculares de espuma devem se expandir para preencher o espaço dentro dos canais auditivos. Ajuste o gato até que sua cabeça esteja posicionada corretamente dentro da bobina de radiofrequência de três canais, estabilize a cabeça com espuma viscoelástica de amortecimento acústico. Certifique-se de colocar espuma ao redor das orelhas para fornecer atenuação adicional do ruído do scanner.

Agora embrulhe o corpo do gato em um cobertor de plástico bolha isolante. Em seguida, prenda e transporte o trenó para a base do scanner. Conecte as linhas de infusão, os tubos de administração de anestésicos e o equipamento de monitoramento ao gato.

Além disso, conecte os fones de ouvido ao conjunto do cabo do fone de ouvido conectado ao painel de penetração. Inicie a infusão de cetamina na taxa de fluxo de base de 0,6 miligramas por quilograma por hora. Em seguida, aumente a taxa de fluxo conforme necessário Com base na profundidade da anestesia, defina a dose inicial de flúor para 0,5% e diminua para 0,4% assim que as varreduras anatômicas forem coletadas.

Monitore e registre a saturação de oxigênio no sangue do gato e os níveis de CO2, frequência cardíaca, respiração e temperatura retal durante todo o experimento. Usando equipamento de monitoramento compatível com ressonância magnética posicionado a uma distância apropriada do scanner. Aumentos constantes na frequência cardíaca e na respiração geralmente estão associados à recuperação iminente da anestesia.

Comece coletando varreduras de referência anatômica do cérebro do gato em uma orientação de corte axial usando uma sequência de imagem em flash com os parâmetros de imagem vistos na tela aqui. A duração da varredura anatômica deve ser de aproximadamente seis minutos. Em seguida, configure para imagens funcionais usando uma aquisição de eco planar intercalada segmentada com os parâmetros de imagem vistos na tela aqui.

Inicie a aquisição do volume da imagem enquanto apresenta um estímulo de ruído branco de banda larga. Em um delineamento em bloco, o estímulo auditivo deve ser reproduzido por 30 segundos e alternado com uma 32ª condição basal silenciosa. Repita esta etapa até que as atividades ousadas evocadas acusticamente sejam observadas no córtex auditivo.

A duração de cada execução funcional usando um design de bloco deve ser de aproximadamente 4,5 minutos para 90 volumes. Apresente o estímulo para o número desejado de execuções funcionais. Após a conclusão da sessão de ressonância magnética, remova o gato do trenó.

Continue a fornecer aquecimento suplementar com almofadas de aquecimento e toalhas até que o animal se recupere totalmente. Assim que o reflexo de vômito retornar, remova o tubo endotraqueal. Monitore o CAT até que o reflexo de escrita seja restaurado.

Em seguida, devolva o animal às instalações. Avalie o animal no dia seguinte ao procedimento para garantir que não há efeitos adversos do experimento. Após o experimento, selecione o software de análise FMRI apropriado, como SPM ou FSL, para processar os volumes funcionais adquiridos.

Aqui podemos ver a ativação em negrito em dois animais em resposta a um 32º estímulo de ruído de banda larga apresentado em um bloco. Projete os mapas estatísticos T do ruído de banda larga versus contraste de linha de base. Em dois planos de corte de imagem, revelam grupos contíguos de atividade evocada acusticamente bilateral no córtex auditivo.

Esses gráficos mostram modulações no sinal em negrito durante uma única execução funcional nos voxels destacados. E aqui podemos ver os cursos de tempo médio relacionados ao evento da resposta em negrito normalizados para o sinal de linha de base em negrito médio. Nesses exemplos, o sinal em negrito exibe um aumento significativo em relação à linha de base três a seis segundos após o início do estímulo.

Ao tentar este procedimento, é importante monitorar de perto os parâmetros fisiológicos do gato para garantir um nível consistente de sedação durante todo o procedimento. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como conduzir um experimento de ressonância magnética funcional para examinar a função cortical auditiva em uma preparação anestesiada. Não se esqueça de que trabalhar com scanners de ressonância magnética pode ser potencialmente perigoso.

Ao realizar este procedimento, certifique-se sempre de que o pessoal foi devidamente selecionado, que a configuração experimental é compatível com ressonância magnética e que os dispositivos de monitoramento são seguros para ressonância magnética ou colocados a uma distância segura do ímã.