Данный протокол описывает способ получения данных функциональной магнитно-резонансной томографии (rs-fMRI) в состоянии покоя от крысы с использованием низкой дозы изофлурана в сочетании с низкой дозой дексмедетомидина.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Данный протокол описывает способ получения данных функциональной магнитно-резонансной томографии (rs-fMRI) в состоянии покоя от крысы с использованием низкой дозы изофлурана в сочетании с низкой дозой дексмедетомидина.
Функциональная магнитно-резонансная томография в состоянии покоя (rs-fMRI) становится все более популярным методом изучения функции мозга в состоянии покоя, без задачи. Этот протокол описывает доклинический метод выживания для получения данных rs-fMRI. Сочетание низких доз изофлурана с непрерывной инфузией агониста адренергических рецепторов α2 дексмедетомидина обеспечивает надежный вариант для стабильного, высококачественного сбора данных при сохранении функции сети мозга. Кроме того, эта процедура позволяет спонтанно дышать и почти нормальную физиологию у крыс. Дополнительные последовательности визуализации могут быть объединены с получением состояния покоя, создавая экспериментальные протоколы с анестезирующей стабильностью до 5 ч с использованием этого метода. Этот протокол описывает настройку оборудования, мониторинг физиологии крыс во время четырех различных фаз анестезии, получение сканов состояния покоя, оценку качества данных, восстановление животного и краткое обсуждение анализа данных после обработки. Этот протокол может быть использован в широком спектре доклинических моделей грызунов, чтобы помочь выявить результирующие изменения сети мозга, которые происходят в состоянии покоя.
Функциональная магнитно-резонансная томография в состоянии покоя (rs-fMRI) является мерой сигнала, зависящего от уровня кислорода в крови (BOLD), когда мозг находится в состоянии покоя и не занимается какой-либо конкретной задачей. Эти сигналы могут быть использованы для измерения корреляций между областями мозга для определения функциональной связности в нейронных сетях. rs-fMRI широко используется в клинических исследованиях из-за ее неинвазивности и низкого количества усилий, требуемых от пациентов (по сравнению с фМРТ на основе задач), что делает ее оптимальной для различных групп пациентов1.
Технологические достижения позволили адаптировать rs-fMRI для использования в моделях грызунов для выявления механизмов, лежащих в основе болезненных состояний (см. ссылку2 для обзора). Доклинические модели на животных, включая модели болезней или нокаутов, допускают широкий спектр экспериментальных манипуляций, не применимых к людям, и исследования могут также использовать посмертные образцы для дальнейшего улучшения экспериментов2. Тем не менее, из-за сложности как в ограничении движения, так и в смягчении стресса, МРТ-сбор у грызунов традиционно выполняется под наркозом. Анестетики, в зависимости от их фармакокинетики, фармакодинамики и молекулярных мишеней, влияют на мозговой кровоток, метаболизм мозга и потенциально влияют на пути нервно-сосудистой связи.
Были предприняты многочисленные усилия по разработке анестезирующих протоколов, которые сохраняют нейрососудистую связь и функцию сети мозга3,4,5,6,7,8. Ранее мы сообщали об анестезирующей схеме, в котором применялась низкая доза изофлурана вместе с низкой дозой агониста адренергических рецепторовα 2 дексмедетомидина9. Крысы при этом методе анестезии демонстрировали устойчивые bold-ответы на стимуляцию усов в областях, согласующихся с установленными проекционными путями (вентролатеральные и вентромедиальные таламические ядра, первичная и вторичная соматосенсорная кора); также последовательно обнаруживали крупномасштабные сети мозга с состоянием покоя, включая сети10,11 режима по умолчанию и сеть12 в режиме покоя. Кроме того, этот протокол анестетика позволяет проводить повторную визуализацию на одном и том же животном, что важно для мониторинга прогрессирования заболевания и эффекта экспериментальных манипуляций продольно.
В настоящем исследовании мы подробно описываем экспериментальную установку, подготовку животных и процедуры физиологического мониторинга. В частности, мы описываем конкретные фазы анестезии и получение сканов во время каждой фазы. Качество данных оценивается после каждого сканирования состояния покоя. Краткое резюме анализа после сканирования также включено в обсуждение. Лаборатории, заинтересованные в раскрытии потенциала использования rs-fMRI у крыс, сочтят этот протокол полезным.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все эксперименты проводились на 9,4-тотном МРТ-сканере и были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию в Дартмутском колледже. Было получено дополнительное разрешение на запись и показ животных, используемых на видео и рисунках ниже.
1. Подготовка перед сканированием
2. Фаза 1 анестезии: Индукция и подготовка животных
3. Фаза 2 анестезии: Установка животных
4. Анестезия фазы 3: получение анатомического сканирования
5. Этап 4: Получение сканирования в состоянии покоя
6. Восстановление после сканирования
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
После каждого сканирования состояния покоя стабильность оценивается с помощью независимого анализа компонентов (ICA; пример сценария, включенного в дополнительные файлы). На рисунке 6 показаны примеры выходных данных компонентов сканирования в состоянии покоя. На рисунке 6a показан сигнальный компонент сканирования с высокой стабильностью. Обратите внимание, что пространственно компонент имеет высокую региональность. В течение времени ниже прост...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Стабильность животного, как физически, так и физиологически, является ключом к получению высококачественных данных о состоянии покоя. Этот протокол достигает стабильности, проходя через четыре различные фазы анестезии. Крайне важно, чтобы животное соответствовало установленным физиологическим порогам, прежде чем перейти к следующей фазе анестезии; Поскольку этот метод опирается на физиологические ауторегуляторные механизмы, отдельным животным может потребоваться немного разное количество времени на каждой фазе анестезии....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана финансированием Национального института здравоохранения (NIH) Национального института здравоохранения (NIH) по борьбе со злоупотреблением наркотиками (NIDA) [DJW, EDKS и EMB были поддержаны грантом R21DA044501, присужденным Алану И. Грину, а DJW был поддержан грантом T32DA037202 Алану Дж. Дополнительная поддержка была оказана через фонд Алана И. Грина в качестве профессора психиатрии Раймонда Собеля в Дартмуте.
Hanbing Lu поддерживается Национальным институтом по борьбе со злоупотреблением наркотиками Intramural Research Program, NIH.
Авторы хотели бы выразить признательность и благодарность покойному Алану И. Грину. Его непоколебимая преданность области сопутствующих расстройств помогла наладить сотрудничество между авторами. Мы благодарим его за наставничество и руководство, которых будет очень не хватать.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 9.4T MRI | Varian/Bruker | Varian обновлен с консолью Bruker под управлением программного обеспечения Paravision 6.0.1 | |
| Air-Oxygen Mixer | Sechrist | Model 3500CP-G | |
| Analysis of Functional NeuroImages (AFNI) | NIMH/NIH | Version AFNI_18.3.03 | В свободном доступе по адресу: https://afni.nimh.nih.gov/ |
| Animal Cradle | RAPID Biomedical | LHRXGS-00563 | держатель для крыс с прикусочной планкой, носовым конусом и ушными планками |
| Мониторинг физиологии животных и Система стробирования | SAII | Model 1025 | МРТ-совместимая система, включая насыщение кислородом, температуру, дыхание и оптоволоконную пульсоксиметрию дополнение |
| Антиседан (атипамезола гидрохлорид) | Patterson Veterinary | 07-867-7097 | Zoetis, Артикул производителя #10000449 |
| Керамические ножницы для МРТ | MRIequip.com | MT-6003 | |
| Машинки для стрижки | Patterson Veterinary | 07-882-1032 | Комбинированный набор триммеров Wahl, артикул производителя #09990-1201 |
| Dexmedesed (дексмедетомидина гидрохлорид) | Patterson Veterinary | 07-893-1801 | Dechra Veterinary Products, Артикул производителя #17033-005-10 |
| Чехол для цифрового ректального термометра | Medline | MDS9608 | |
| Библиотека программного обеспечения | FMRIB | MELODIC версия 3.15 | В свободном доступе по адресу: https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki |
| Грелка | Cara Inc. | Модель 50 | |
| Щипцы для гемостата, прямые | Kent Scientific | INS750451-2 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | Patterson Private Label, Производитель Артикул #14043-0704-06 |
| Изофлуран Вапорайзер | VetEquip Inc. | ||
| Лабораторная лента, 3/4" | VWR International | 89097-990 | |
| Иглы, 23 калибр | BD | 305145 | пластиковая ступица удалена |
| Парапленка Лабораторная пленка | Patterson Veterinary | 07-893-0260 | Medline Industries Inc., Артикул производителя #HSFHS234526A |
| плоская поверхность катушки | Bruker | T12609 | 2см |
| Полиэтилен Трубка | Braintree Scientific | PE50 50FT | 0,023" (внутренний диаметр), 0,038" (внешний диаметр) |
| Puralube Ophthalmic Ophthalmicment Ophintment | Patterson Veterinary | 07-888-2572 | Dechra Veterinary Products, производитель Артикул #211-38 |
| Sprague Dawley Rats | Charles River | 400 SAS SD | |
| Стерильный 0,9% физиологический раствор | Patterson Veterinary | 07-892-4348 | Aspen Vet, Артикул производителя #14208186 |
| Стерильные спиртовые салфетки | Medline | MDS090735 | |
| хирургическая лента, 1" (3M Durapore) | Medline | MMM15381Z | 3M Healthcare, "широкая медицинская лента" |
| Хирургическая белая бумажная лента, 1/2" (3M Micropore) | Medline | MMM15300 | 3M Healthcare |
| Шприцы, 1 мл с иглой 25 калибра | BD | 309626 | |
| Шприцы, 3 мл | BD | 309657 | |
| вентилируемой индукционной и продувочной системой | VetEquip Inc. | 942102 | Индукционная камера объемом 2 литра с активной продувкой |
| 411724 | омега флоуметром | ||
| 931600 | Продувочный куб, "вакуумный" | ||
| 921616 | носовой обтекатель, без повторного дыхания |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.