这项技术的目的是评估5 – 羟色胺(5-HT)神经递质的功能,在生活和自由呼吸的动物药理磁共振成像(phMRI)和静脉注射一种选择性血清素再摄取抑制剂(SSRI),氟西汀挑战。
药理MRI(phMRI),是一个新的和有前途的方法来研究最终可以被用来解开药物作用和神经递质有关的疾病,如抑郁症和多动症,背后潜在的神经生物学机制的物质对大脑功能的影响。最喜欢的成像方法(PET,SPECT显像,CT),它代表了一种脑部疾病的调查进展和相关功能的非侵入性的方式,在尊重整体的神经元连接的神经递质途径。此外,还提供翻译临床研究的理想工具。 MRI检查,同时仍然落后分子成像战略PET和SPECT相比,具有很大的优势,具有较高的空间分辨率和无需注射对比剂或放射性标记的分子,从而避免了重复暴露于电离辐射。功能磁共振成像(fMRI)技术被广泛用于研究和临床设置,它是generally结合与心理电机的任务。 phMRI是一个适应的功能磁共振成像使一个特定的神经递质系统,如五羟色胺(5-HT)的生理或病理条件下,通过一个特定的具有挑战性的药物管理活化后,进行调查。
这里描述的方法的目的是评估自由呼吸的动物的大脑5 – 羟色胺的功能。由5 – 羟色胺系统的挑战,同时采集功能磁共振图像随着时间的推移,大脑应对这一挑战,可以可视化。动物中的几项研究已经证明,如5 – 羟色胺(释放剂,选择性再摄取阻滞剂等)外的药物引起的增加引起血氧水平依赖(BOLD)的特定区域的变化(MRI信号由于信号通过增加供应氧气和g的血液供应发生在大脑激活的含氧/脱氧血红蛋白水平的变化lucose苛刻的神经元),提供神经递质功能的索引。它也被证明,这些影响可以通过治疗,减少5 -羟色胺的可用性16,13,18,7逆转。在成年大鼠,BOLD信号变化后急性SSRI的管理,已被描述几个5 -羟色胺相关的大脑区域,即皮层区,海马,下丘脑和丘脑9,16,15。的5 -羟色胺系统和应对这一挑战的刺激,从而可以被用来作为衡量其在动物和人类的2,11功能。
5 -羟色胺phMRI是一种很有前途的工具,以评估在动物体内的神经递质功能。它可视化的5 – 羟色胺的挑战与功能磁共振成像的大脑反应。 MRI具有很大的优势,具有较高的空间分辨率和不需要注射造影剂或放射性标记的分子,从而避免重复暴露于电离辐射。这种技术是适用于人类和动物的科目,因此非常适合神经递质系统和精神疾病的转化研究。其应用当然不仅限于5 -羟色胺的途径,并已被广泛用于多巴胺能药物的效果,以评估这两种动物5,15和人类22。
然而,在小动物phMRI依然严峻,马丁和Sibson 11的管家20的评论文章中已经指出。这些挑战之一是维护f稳定的图像采集过程中的生理参数。大多数麻醉剂可以改变心血管功能,并鉴于phMRI是严重依赖心血管/血流动力学参数,它是必不可少的,以确保任何血流动力学变化完全是由于给定的药物挑战。因此,这是非常重要的,PCO 2水平仍然在基线收购不断。机械通气可帮助确保生理稳定性,并经常使用这种类型的实验。不过,我们选择使用自由呼吸的动物,离开的可能性进行纵向研究,在未来开放。相反,我们广泛的监测和改变呼吸速率和血气值,以确保在正常范围内的生理稳定性,功能扫描开始前,并以这种方式来维护稳定的血管反应性,从而与T2 * / T2信号。全身麻醉的影响脑血流和metabolis文学m是丰富的20本手稿的范围之外。我们选择使用气体麻醉,±2%异氟醚在这个特定的协议,因为吸入性麻醉剂,麻醉深度可以迅速和容易控制。这是在我们的设置重要的图像采集开始前,以确保正常的范围内保持稳定的pCO 2的水平。异氟醚是今天最常用的吸入麻醉,并允许快速诱导和恢复,这是纵向研究的重要。它也产生最小的心血管和呼吸抑制和诱导骨骼肌松弛。
其次,具有挑战性的药物静脉给药是更复杂,比人类的小动物。股动脉和静脉插管需要手术需要训练有素和经验丰富的员工。由于这些入侵程序,它主要用于终端程序的那一刻。然而,非侵入性的监测血液稳态和尾静脉注射,可用于23个纵向研究。
此外,还有一些更普遍的技术,是动物phMRI不具体限制。此外,正如马丁·和Sibson 11的了,所有的功能磁共振成像研究的潜在混淆的是,它假定诱发挑战大脑活动的变化反映在神经元的活动变化,而 不是外围的系统性影响。尤其是在更深的大脑结构,神经血管耦合的神经元活动的变化和血流动力学变化之间的关系仍然相对贫困的理解。 Logothetis 10,以确定在大脑皮层的神经血管耦合的研究尚未在大脑的其他部分。因此,它是未知的BOLD信号等重要结构,增加纹状体或杏仁核是泰兰我们Ğ有关的神经元活动。最好的,我们可以说在这一刻,大脑区域的反应给定的挑战,并根据治疗和/或条件,我们可以监视大脑反应的显着变化。这可以在很大程度上得到验证的磁共振成像数据和生理反应。一般的脑激活模式应该是特定区域和限制与地区,在这种情况下,高5 – 羟色胺的神经支配,而不是一般的血管反应。此外,不同的血管和血流动力学变化之间的时空轮廓预计。而血压的变化在几分钟内返回他们的基线值,大胆的激活作用的药物是图像采集结束在氟西汀可见的情况下,直到这种药物的认识的药代动力学性质和对应。最后,所有动物的生理反应应该是相似的,以使跨学科的比较。 nonetheleSS,它是已知的5 -羟色胺的神经调节局部血流量存在4。因此,它不能被排除在外,当地的BOLD信号变化可能归因于由于5 – 羟色胺的释放船只靠近血管的变化。虽然这些影响都没有关联到地方的神经元激活,因此可以考虑为假阳性结果,它也是一个整体的5 -羟色胺系统的特定功能(另见3)的指数。
因此,这一技术的关键步骤是广泛监测的生理反应,并确保动物生理条件下是稳定的图像采集之前和期间。扫描仪的条件也应该尽可能稳定和每个动物完全一样。信号序列的稳定性实验开始前,应检查并证实。此外,确保始终有足够大的统计力量,甚至小题目石斑鱼PS。为实验,动物phMRI的考虑,一般漂亮的审查,见管家20,在大鼠和小鼠的药理功能磁共振成像实验协议的其他例子,看到法拉利5。
这里描述的技术可能的修改是多方面的。一个可能:
这你在实验装置中作出的选择是高度依赖的可能性和/或在你的实验室和研究问题的类型,你想回答的经验。
The authors have nothing to disclose.
这项工作是由荷兰科学研究组织(NWO)(的Veni没有。916.86.125)授予研究Reneman,。出资者有没有作用的研究设计,数据收集和分析,发布决定,或准备的手稿。有没有利益冲突。
Name of the reagent/equipment | Company | Catalogue number | Comments |
Isoflurane | ABBOTT Abbott Laboratories Ltd.,Maidenhead, UK |
No B506 | Mix with medical air |
Medical air | BOC Healthcare | ||
Heating pad | Harvard apparatus | 507223F Complete Homeothermic Blanket System with Flexible Probe, Medium, 230 VAC, 50 Hz |
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Silk ligature | http://www.harvardapparatus.com/ | 2-0 black braided silk non-absorbable Cat Num 51-7631 |
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PE-50 Cannula | http://www.scientificlabs.co.uk/ | Portex Tubing PE 0.58×0.96mm | 0.58 ID 0.96 OD mm |
Heparin sodium | Leo laboratories Ltd, Bucks., UK | Heparin sodium 1000IU/ml | 15 U/ml |
Vetbond Tissue Adhesive | 3M | M Vetbond Tissue Adhesive | |
Monitoring system | SA Instruments | http://www.i4sa.com Model 1025L monitoring system |
Monitors respiration and temperature |
Pressure transducer | Biopac Systems Corp | BLOOD PRESSURE TRANSDUCER – TSD104A MP150 DATA ACQUISITION SYSTEM – WIN – MP150WSW |
Monitors blood pressure |
RapidLab blood gas analyzer | Siemens Diagnostics | RAPIDLab 248/348 Systems | |
4.7T animal scanner | Agilent Technologies (previously Magnex) 4.7T frequency 199.845 MHz |
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MR compatible stereotactic bed | m2m Imaging Corp | Rat bed: PA Multi element AHS 50-72-1003/100 | |
Coil | m2m Imaging Corp | Volume TH/Rx RQD1 72/112 200 |
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Fluoxetine Hydrochloride | Sigma-Aldrich | F-132 | 5mg/kg in saline |