Summary
Bu makalede, fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI) kullanarak ötücü kuş beyindeki işitsel uyarım nöral yüzeylerde görüntüleme için optimize edilmiş bir prosedürü gösterir. Bu ses uyaranlara, konunun konumlandırılması ve fMRI verilerinin elde edilmesi ve daha sonraki analiz hazırlanmasını tarif etmektedir.
Abstract
Birdsong nörobiyoloji, insan konuşma için bir model olarak, davranışsal nörobilim araştırma belirgin bir alandır. Elektrofizyoloji ve moleküler yaklaşımlar az nöron ya da beyin, bağımlı kan oksijenlenme seviyesi (BOLD) fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI) büyük parçalar bir uyarıcı üzerinde ya farklı uyaranların soruşturma hem avantajları birleştirerek sağlar izin ise, nöral aktivasyon karşılaştırma yani bir kerede bütün beyin farklı uyarıcılara ile oluşmaktadır. ötücü fMRI çünkü beyinleri küçük boyutu ve kemikleri nedeniyle zordur ve özellikle kafatası önemli duyarlılık eserler neden olan, çok sayıda hava boşlukları oluşur. Gradient-eko (GE) BOLD fMRI başarıyla ötücü 1-5 (bir inceleme için, 6) uygulanmıştır. Bu çalışmalar duyarlılık eserler serbest bölgeleri olan birincil ve ikincil işitsel beyin alanları, odaklanmıştır. Ancak, Procilgi esses bu bölgelerde ötesinde oluşabilir, tüm beyin BOLD fMRI bu eserler daha az duyarlı bir MRI dizisi kullanılarak gereklidir. Bu spin eko (SE) koyu fMRI 7,8 kullanılarak elde edilebilir. Bu yazıda, yaygın kuşların cıvıl cıvıl davranışsal sinir bilimleri okudu 15-25 g vücut ağırlığı ile küçük ötücü kuşlar olan zebra ispinoz bu tekniğin (canlıdır Taeniopygia guttata), nasıl kullanılacağı açıklanmaktadır. Ötücü kuşlar üzerinde fMRI çalışmaları ana konusu şarkı algı ve şarkı öğrenmedir. SE zayıf BOLD hassasiyeti (GE göre) tabanlı fMRI dizileri bu tekniğin uygulanması çok zor yapar ile birlikte uyaranların işitsel doğası.
Protocol
1. İşitsel Uyarılar hazırlanması
- 7T MR sisteminin delik içinde oynadı olurken ses uyaranlara kayıt İlk. Delik bazı işitsel frekansları geliştirme sonuçlanan işitsel uyaranlara bozabilir kapalı bir alandır. Şekil 1 geliştirilmiş ve gibi mıknatıs içinde kuş başının yerde yapılan beyaz gürültü bizim kayıtları gösterdiği bastırılmış frekansları bir kullanarak delik gösterir fiber optik mikrofon (Optimic 1160, Optoacoustics). Bu yapay geliştirme telafi etmek için, bir eşitleyici işlev WaveLab yazılım kullanarak her bir uyarana karşı uygulanır. Maksimum genlik: Bizim özel kurulum için, işlev aşağıdaki parametreleri ile Gauss çekirdek oluşur-20dB: 0.05 oktav (sistemimiz için aralık 2,500-5,000 Hz karşılık gelen) 3.750 Hz, genişlik merkezli,.
- Şarkı uyaranlara sessizlik dönemleri ile içiçe her kuşun birkaç bireysel şarkı motifleri oluşmaktadır. DBu sessiz dönemler girip etkin ses ve tüm uyarılara üzerinde aynı sessizlik toplam tutarı tutmak için ayarlanır. Bu yapı şarkı uzunluğu doğal içi bireysel ve bireyler arası değişkenlik korur. Her uyaran toplam uzunluğu 16 saniyedir. Her şarkının yoğunluğu açısından normalize tam uyarıcı (şarkı ve sessiz dönemler) entegre önce 400 Hz filtre kök-ortalama-kare ve yüksek geçiren uyumlu. Bu manipülasyonlar Praat yazılımı kullanılarak yapılır.
- Deney ON / dinlenme dönemleri (bloklar OFF) (Şekil 2) ile blok tasarımı alternatif işitsel uyarı dönemleri (blok AÇIK) OFF oluşur. Her blok (OFF ve) 2 görüntülerin edinimi süresi (satın alma için aşağıya bakınız) karşılık 16 saniye, sürer. Her uyarıcı tipi uyaran başına ve konu başına 50 görüntü edinimi ile sonuçlanan, 25 kez sunulmaktadır. Koşulları sunumu düzen içinde ve arasında randomize olmalıdırkonular. Uyaranların Bu randomize için Sunum yazılımı içine kodlanabilir.
2. Konu Hazırlık
2.1 Konu ve grup büyüklüğü
Burada özellikle (yetişkin) zebra ispinoz kullanımına uyarlanmış bir protokol mevcut. Türlerin seçimi bilimsel soru bağlıdır. Ancak, anestezi için kuş sağlamlığı gibi diğer hususlar da dikkate alınabilir. Zebra ispinoz (canlıdır Taeniopygia guttata), 12 saat ışık altında kuş kafesleri içinde muhafaza edilmelidir: 12 saat karanlık fotoperiyodun ve çalışma boyunca yiyecek ve su ad libitum erişebilirsiniz. Deneme başına bireylerin az sayıda 15'tir. Bu sayı hesaba spin eko fonksiyonel MR deneyde ölçülen biyolojik olayların doğal bireyler arası değişkenlik duyarlılığı alır.
2.2 kurulum montajı ve hayvan hazırlanması
(Teknik özellikleri içinkullanılan ekipman, biz) bu makalenin sonunda özel reaktifler ve ekipman listesine bakın
- Bir 7T MR sisteminin MRG yatakta gaga maske takın ve plastik tüpler ile gaz kontrol cihazı bağlayın. Oksijen ve azot gazı şişe ve gaz kontrol cihazı (:;: 400 cc / dk azot 200 cc / dak akış hızı oksijen) açın hem açın.
Yukarıda belirtildiği gibi, bir 7T MR sisteminde yer ayar kullanılır. Farklı bir alanda güçlü olan diğer MR sistemleri de mümkündür, ama 7T iyi bir uzlaşma sinyal-gürültü oranı ve duyarlılık eserler derecesi (tartışma) arasında ulaşılır. Yüksek alan kuvvetleri de sinyal-gürültü oranı duyarlılık eserler derecesi ile birlikte artacaktır.
- Geri besleme kontrol sistemi ve sıcak hava akımı, cihazı.
- Gagası getirerek oksijen ve azottan oluşan bir karışım içinde% 3 izofluran ile zebra ispinoz uyuşturanmaske içine ve kuş tam Narkoz kadar baş aşağı tutarak. Bu yumuşak ayak çekerek kontrol edilebilir: kuş tam sedasyon zaman ayak kuş tarafından geri olmayacaktır. Buna ek olarak, kuş gözü kısmen kapalı olacaktır.
- Zebra ispinoz göbek altında bir pnömatik sensör yerleştirerek vücut ısısı ekran ve solunum hızını izlemek için kloakal sıcaklık probu tanıtmak. Kuşun gövde (Şekil 3) dizginlemek için ceket kapatın.
- 40 aralığında solunum hızı koruyun - dakikada 100 nefes ve 40 ± 0.5 ° C dar bir aralık içinde vücut sıcaklığı sabit tutmak Nefes aralığı çok düşük / yüksek olduğunda, buna göre anestezi (% izofluran) seviyesini ayarlamak. Sorun devam zaman, deney kurtarmak için durdu ve hayvan kurulum çıkarılmalıdır.
- Zebra ispinoz baş ve aleyhte her iki tarafındaki manyetik olmayan dinamik hoparlörleriamplifikatör onları bağlayın. Çok yakın zaman, sıcaklık etkileyebilir çünkü hoparlörlerin kabloları, sıcaklık probu uzak yol emin olun.
- Zebra ispinoz baş ve mıknatıs (ve mıknatısın ortasında yer almaktadır verici bobin otomatik olarak merkezi) merkezinde konuma zebra ispinoz üstüne yüzeyi RF bobini yerleştirin.
- Oksijen ve azot ile karıştırılmış% 1.5 izofluran ile anestezi seviyesini düşürün.
3. Veri Toplama
- 1 yatay 1 sagital ve koronal 1 gradyan eko (GE) izci görüntü (tri-Pilot dizisi) ve yatay koronal ve sagital çok kesitli görüntüleri (T (2-ağırlıklı hızlı satın alma rahatlama geliştirilmiş pilot setleri bir dizi Edinme NADİR) SE dizisi) mıknatıs beyin (Şekil 4) konumunu belirlemek için.
- 1,000 ms kendi rampa süreleri artırarak degradelerin gürültü azaltın. <NADİR T 2 ağırlıklı dizisi, TE etkili: 60 msn, TR: 2,000 msn, NADİR faktörü: 8, FOV: 16 mm, matris boyutu: 64 x 32, yönelim: sagital, kesit kalınlığı: 0.75 li> fMRI dizisi hazırlayın mm, Inter-dilim boşluk kalınlığı: 0.05 mm, neredeyse tüm beyin (Şekil 4) kapsayan 15 dilimleri.
- Sunum yazılım işitsel protokolü (işitsel uyaranlara ve uyarıcı teslimat zamanlaması) seçin. Bu protokol komutları bir dizi oluşur - Belirli bir tarama-sayıda yürütülür - özel işitsel uyaranların başlatılması için. FMRI dizisi içinde her tekrarı anda, tarayıcı yazılımı da tarama numarasını kaydeder ve ilgili komutu yürütür işitsel sunum yazılımı için bir tetikleyici göndereceğiz.
- Işitsel sunum yazılımı tarayıcıdan herhangi bir tetikleyici kaçırmayın emin olmak için, işitsel protokolü ilk başlatılır. Protokol tam yüklendikten sonra, fMRI işlemi başlar.
- Her fMRI deneyi sinyal işitsel uyarı başlamadan önce kararlı bir duruma ulaşması için tarayıcı gürültü atfedilen izin 12 kukla görüntülerin satın önce gelmelidir.
- Satın alınmasından sonra 64 x 64 için veri sıfır doldurun.
- Paravision en Fonksiyonel Aracı (opsiyon İşleme / Fonksiyonel Görüntüleme) kullanarak sonuçları bir ilk (ön) göz atın. Blokları ve temel (bloklar OFF) tüm arasında ayırıcı BOLD yanıt hesaplayın. Bu analiz, deney kalitesinin bir ilk göstergesi vermektedir. Hiçbir aktivasyon bu aşamada birincil işitsel alanlarda görülürse, kuş muhtemelen uyaran sunum, anestezi seviyesi, vb kurulum kontrol edilmelidir ve tekrar ölçüm ile teknik sorunlar nedeniyle işitsel uyaranlara duymak / işleme yoktu.
- Bir önceki fMRI taramaları ile aynı yönde ve etkin TE ile bir anatomik 3D NADİR T2 ağırlıklı sekans çalıştırın: 60 msn, TR: 2,000 msn, NADİR faktörü: 8, FOV: 16 mm, matris boyutu: 256 x 128 x 64.
- 256 x 256 x 256 için veri Sıfır doldurun.
- MR yataktan zebra ispinoz alın ve kırmızı bir lamba altında bir kafes içinde anestezi kurtarmak sağlar. Normalde, izofluran anestezi sonra bir zebra ispinoz kurtarma (maksimum 5 dk) nispeten hızlı gider. Sadece birkaç dakika sonra, kuşlar ayağa çalışacağız ve kuş tamamen iyileşti sonra, yerine kafesinin alt oturan bir kolu üzerinde levrek olacaktır. Anestezi süresi, mevcut deney için yaklaşık 2 saattir. Izofluran anestezi maksimum süre laboratuarımızda zebra ispinoz uygulanan kuşlar da 5 dakika içinde geri sonra, 6 saat olduğunu.
4. Bilgi İşlem
- Analiz veya Nifti biçime MR-veri dönüştürün.
- SPM insanlarda elde edilen fMRI verileri işlemek için geliştirilmiştir Çünkü, bu yaklaşık 2 mm vokselleri içindir. Çok sayıda SPM ayarları bu yaklaşık voksel boyutuna uyarlanmıştır. Bir w değilsekarınca Tüm bu ayarları değiştirmek için, devam etmek için basit yolu yapay kuş fMRI verilerin voksel boyutu artırmaktır. MRIcro kullanarak 10 tarafından gerçek voksel boyutu çarparak başlığındaki voksel boyutunu ayarlayın. Bu, böyle bir ayarlama kendi verileri, herhangi bir örnekleme veya veri uygulandığı başka modifikasyonlar etkili olmadığı not edilmelidir.
Bu bir alternatif SPM herhangi bir voksel boyutunun dosyaları açmak ve analiz etmek için izin veren bir araç olduğunu 'SPMMouse "nin kullanılmasıdır. Aracı SPM 'cam beyni' herhangi bir görüntü oluşturulabilir sağlar ve otomatik olarak varsayılan görüntü dosyaları veya kullanıcının girdiği verilerin başlıkları dayalı uzunluk ölçeklerinde ayarlar. Bu nedenle, bu araç biz teklif ne daha tam tersi şekilde çalışır. Bunun yerine SPM sığacak şekilde görüntülerin voksel boyutu değiştirme, SPM, varsayılan ayarları farklı voksel boyutları ile görüntüleri kullanmak için değiştirilir.
- FMRI verileri yeniden hizalayın. T Co-kayıt anatomik 3D kümesio fMRI zaman serisi. Zebra ispinoz beyin MRG atlas için 3D verileri (ve ortak kayıtlı fMRI zaman serisi) Normale. FMRI veri kümesi için dönüştürme matrisini uygulayın. Bu, tüm İstatistiksel Parametrik Haritalama (SPM) 8 yazılımı kullanılarak yapılabilir.
- SPM8 kullanarak 0.5-mm genişliğinde Gauss çekirdek ile veri Pürüzsüz.
- SPM8 kullanarak istatistiksel voksel tabanlı analizler gerçekleştirin. Model bir kutu-araba (hiçbir hemodinamik tepki fonksiyonu) olarak veri. Klasik Sınırlı En Çok Olabilirlik algoritması ile model parametreleri tahmin edin. Her konuda her işitsel uyaran ortalama etkisini hesaplamak (sabit-sonuç analizi) ve sonra (karışık-etki analizleri) olarak grup analizleri diledi istatistikleri hesaplayacak.
- Fonksiyonel aktivasyonlar (Şekil 6) yerelleştirilmesine zebra ispinoz atlas üzerine istatistiksel parametrik haritası (Şekil 5) SPM8 9 proje.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Biz burada görsel olarak zebra ispinoz beyindeki işitsel uyaranların sinir yüzeylerde başarılı görüntüleme için prosedürlerin optimize edilmiş bir dizi sundu. İlk olarak, uyaranlara en işitsel uyaranlara sonuçlarının hazırlanması için açıklanan prosedür ON / blok paradigma OFF (Şekil 2) dahil edilebilir ve beyinde bir diferansiyel tepki uyandırmak olabilir ses basınç seviyesi potansiyel farklılıkları ortadan kaldırmak için normalize olduğunu . MRI tarama için zebra ispinoz hazırlanması ve mıknatısın delik (Şekil 1) içine yerleştirdikten sonra, fMRI elde edilebilir. Ayrıca, 3D yüksek çözünürlüklü görüntü zebra ispinoz atlas 9 veri normalleştirmek için alınır. Son olarak, veri işlem öncesi ve istatistiksel analiz elde edilen sonuçlar (Şekil 6) görselleştirme sağlar.
69/4369fig1.jpg "alt =" Şekil 1 "fo: içerik-width =" 4.5in "fo: src =" / files/ftp_upload/4369/4369fig1highres.jpg "/>
Şekil 1. Beyaz gürültü Spektrogramlar mıknatıs içindeki kuş başının yerde kaydedilen taşıyordu. Mıknatıs dışında A. Beyaz gürültü taşıyordu. B. Beyaz gürültü delik mıknatıs içinde geliştirilmiştir / bastırılır frekans bantlarında kurmak için kaydetti. C. Beyaz gelişmiş / bastırılmış frekans bantları için düzeltmek için ekolayzır fonksiyonu uygulandıktan sonra gürültü.
Şekil 2. ON / işitsel uyarı dönemleri dinlenme süreleri ile dönüşümlü olduğu blok paradigma OFF genel bakış. Her blok (uyaran / dinlenme) 2 görüntüleri elde edildiği sırasında 16 saniye sürer. Farklı uyaranlar birdsong temsilcisi motifleri veya ses diğer türleri oluşurDeney bağlı. Bu motifler birleştirilmiş ve araya eklenmiş sessiz dönemleri ile ve sessiz dönemlerin süresi ses ve tüm uyarılara üzerinde aynı sessizlik toplam tutarı tutmak için ayarlanır edilir.
Şekil 3,. . Küçük ötücü işitsel fMRI için Kurulum A. Hayvan yatak Ankastre:. Tarayıcının hayvan yatakta kuş konumlandırma detaylı şematik bakış: B. RF kafa bobini, anestezik gaz D. kaynağı ile C Gaga maskesi, E. manyetik olmayan kulaklıklar, vücut tutmak için solunum hızı, G. kloaka sıcaklık probu, H. geri besleme kontrollü ısıtıcı sistemi izlemek için F. pnömatik yastık sensörüÖlçüm sırasında kuş istikrarlı sıcaklığı. büyük rakam görmek için buraya tıklayın .
Şekil 4. Tüm beyin fMRI görüntüleme için dilim geometrisi. Paravision yazılım geometri editör gelen ekran bileşimi. Daha önce elde edilen eksenel, sagital ve koronal NADİR pilot görüntüler fMRI tarama için dilim yönünü tanımlamak için kullanılır.
Şekil 5,. Onun orta sagital dilim yansıtılan zebra ispinoz atlas 9, tarif yapıları ile sol hemisfer bir 3D temsil Yanal görünümü. Tarif çekirdeklerin renk kodu sağ sunulmuştur. Bu delineated yapılar vokal motoru yolun bir parçasıdır: HCV, çekirdek robustus arcopallii (RA), nXII pars tracheosyringealis (nXIIts); ön ön beyin yolu: çekirdeği lateralis magnocellularis pars lateralis (LMAN), alan X (X); işitsel sistemi: alan L, çekirdeği ovoidalis (Ov), çekirdek mesencephalicus lateralis pars dorsalis (MLd); koku alma sistemi: koku ampul (OB) ve görme sistemi: çekirdeği entopalliallis (E), tectum opticum (TeO).
6 Şekil. Birincil işitsel bölge, Alan L, ve farklı işitsel uyaranlarla uyarılmış komşu ikincil işitsel bölgelerde bir fMRI BOLD tepki örneği geri kalanı durumuna göre. Görüntüleri zebra ispinoz beyinden yüksek çözünürlüklü anatomik görüntüler üzerine bindirilmiş istatistiksel parametrik haritalar oluşur atlas 9. T-değerleri göre renk kodlut-testi olarak önemli (p <0.001) olarak tespit edildiği şekilde, sadece voksel görüntülenen ölçekte gösterilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu yazıda, anestezi zebra ispinoz işitsel uyarım nöral yüzeylerde in vivo karakterizasyonu ayrıntılı için optimize edilmiş bir protokol açıklar.
Sunulan protokol doğrultusunda, BOLD fMRI kullanarak hayvanlarda fonksiyonel beyin aktivasyon çalışmaların çoğunluğu, satın alma sırasında hayvanların uyuşturan. Çalışma dönemlerinde mıknatıs çevre ve tarayıcı gürültü onları alıştırmak için eğitim hayvanlar da zaman alıcı ve zor ve bu nedenle nadiren istihdam mümkün değil olduğunu.
Anestezi ilgi fizyolojik yanıtlar üzerinde stres kaynaklı etkileri en aza indirir ve nöral yanıt ve sinirsel aktivite ve fMRI ölçülen BOLD yanıt arasındaki transfer fonksiyonu her iki hayvan taşıma, etkisi kolaylaştırır rağmen bir on-gidiş ve önemli araştırma konusu olan . Bu nedenle, TL sırasında KALIN yanıt anestezininzebra ispinoz içinde itory stimülasyon laboratuarımızda 2 araştırıldı. Buna göre, zebra ispinoz üç yaygın olarak kullanılan anestezik - medetomodine, izofluran ve üretan - farklı nörotransmiter sistemlerinde hareket, çalışıldı. Sonuçlar işitsel uyaran üç anestetiklerle açık KALIN yanıtları sonuçlandığını göstermiştir, fakat ufak farklar aktivasyon alanının genişletilmesi ile ilgili olarak, örneğin, üç reaktif arasında meydana gelmiştir. Bu çalışmanın sonuçlarına ve nispeten hızlı bir iyileşme ve küçük yan etkilere sahip büyük bir avantaja sahiptir ve bu nedenle uzunlamasına çalışmalarda kullanım için en yüksek potansiyele sahip olarak izofluran klinik uygulamada en yaygın anestezi olduğu gerçeğine dayanarak, izofluran oldu Bizim laboratuarda zebra ispinoz fMRI için tercih edilen anestezi.
Bu protokolde spin-eko (SE) fMRI yerine daha geleneksel gradyan eko (GE) fMRI kullanın. GE fMRI ile karşılaştırıldığında, SE fMRI vardırOrada olarak bütün beyin sinyal sağlayarak en büyük avantajı görüntü sinyali yok olduğunu bırakma. SE BOLD fMRI bir diğer avantajı daha iyi mekansal özgünlüğü 10,11 olduğunu. Gerçekten de, yüksek manyetik alan, SE BOLD sinyalinin damar içi bileşeni azalır (çünkü uzun TE) ve büyük damarlardan ekstravasküler bileşeni (SE MR dizisinin 180 ° yeniden ele alınması darbe ile) bastırılır. SE BOLD sinyal böylece küçük gemiler 12-14 kaynaklanan doğru ekstravasküler sinyali hakimdir. SE fMRI temel sınırlama optimize dizileri ve optimize edilmiş stimülasyon paradigmalar gerektiren, nispeten zayıf hassasiyettir. Gürültü oranı (CNR) için kontrast alan şiddeti 15 ile artar. Uzun TE da CNR artar, ancak sinyal-gürültü oranı 12,13,15 ödün. Optimal TE Ortalama eşit veya dokuların T 2 değerden daha uzun bir süreye karşılık gelir. O, 7T de, göstermiştir60 msn bir TE değeri CNR ve farklı uyaranlar tarafından tetiklenen BOLD yanıtları arasında anlamlı fark (Poirier, 2010) tespit etmek için yeterli bir sinyal-gürültü oranı sağlar.
GE ile karşılaştırıldığında T2 *-ağırlıklı kontrast, SE T2 ağırlıklı kontrast uzun TR (7T de 1,500-2,000 msn) gerektirir. Görüntü 15 dilim edebilmek için, 2000 msn bir TR kullanılır. Makul bir sınırı elde etme zamanı tutmak için, SE MR dizileri hız gerekir. Bu genellikle eko planar görüntüleme (EPI) örnekleme şeması 10,16-19 kullanılarak elde edilir. Ancak, EPI manyetik alanın büyüklüğü ile artış ve T2 * etkileri (sinyalin daha güçlü ama daha az belirli hale) ile BOLD sinyal kirlenmektedir bu görüntü bozulmaları neden olur. EPI da işitsel uyaranlara soruşturma kullanılmak üzere daha az ilgili hale çok yoğun akustik gürültü üretir. Böylece 64 bir matris boyutu 8 sn bir satın alma zaman sonuçlandı x 32, bir NADİR dizisi kullanılır. Bu zamansal resolutiyon hala blok tasarımları ile oluşturulan halsiz BOLD yanıt ile uyumlu, ama çok doğru BOLD cevabının zaman ders örnek yavaş ya da olay ile ilgili tasarımlar kullanmak. Bu dizi ile, bu nedenle çok iyi bir mekansal özgünlüğü, diferansiyel BOLD yanıtları tespit etmek için yeterince yüksek bir hassasiyet ve kullanılan uyarıcı paradigması 20,21 ile uyumlu bir zamansal çözünürlüğe ile karakterize bir saf T2 ağırlıklı SE sinyal, elde.
Songbirds içinde fMRI kullanımının avantaj ve Sınırlamalar
Son on yılda, fMRI basit duyusal-motor yüksek bilişsel görevleri arasında değişen çeşitli görevleri sırasında beyin aktivitesinin çalışma için klinik bilişsel nörobilim en popüler beyin görüntüleme tekniklerinden biri haline gelmiştir. Klinik öncesi araştırma, bu yöntem, ancak, hala sadece pek kullanılır. FMRI deney azlığı küçük hayvanlarda tamamlanmış ve özellikle ötücü muhtemelen bugüne kadaranestezi veya sedasyon tam deneklerin immobilizasyon (yukarıdaki tartışma) elde etmek için gerekli olduğu gerçeği ile ilgilidir. Bu nedenle, bu tekniğin en önemli dezavantajı olarak kabul edilir ve ele alınabilir soru türünü kısıtlar. FMRI anestezi gerektirir ve her ne kadar Ancak, BOLD sinyal esas olarak yerel alan potansiyelleri yansıtır ve böylece elektrofizyolojik ve Acil erken gen ölçülen aksiyon potansiyelleri farklıdır (IEG) çalışmaları (örneğin 22), BOLD fMRI bu tekniklerle elde edilen birçok sonuç onaylamıştır.
Bugüne kadar, ötücü kuş nörobilim en popüler teknikleri hala tek veya çok üniteli bir faaliyet IEG ve elektrofizyolojik faaliyet bağımlı ifadesidir. Bu teknikler çok yüksek uzaysal çözünürlük (; hücresel düzeyde 5-30 mikron) yarar. Ancak, oldukça invaziv ve hatta ölümcül. Buna ek olarak, elektrofizyolojik teknikler lo sayısı ile sınırlıdırböylece bir deneyde, örnek edilebilir katyonlar incelenmiştir sürecine dahil nöronal yüzey lokalizasyonu hakkında önsel bir hipotez gerektirir. 250 um arasında bir uzamsal çözünürlükle - - aksine, Kalın fMRI bir bütün beyin bir yaklaşım sağlar ve böylece varsayım içermeyen deneyler için kullanılabilir. Son olarak ve en önemlisi, MRG non-invaziv yeni olanaklar geniş bir ürün yelpazesi açan aynı konularda, tekrarlanan boyuna önlemleri sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Acknowledgments
Bu araştırma, Araştırma Vakfı hibe tarafından desteklenmiştir - Flanders (FWO, proje No G.0420.02 ve G.0443.11N), Antwerp Üniversitesi'nden Hercules Vakfı (hibe No AUHA0012), Uyumlu Araştırma İşlemleri (GOA finansman) ve kısmen Avrupa Komisyonu tarafından desteklenen - FP6 proje dimi, LSHB-CT-2005-512146 ve EC - 6. ÇP proje EMIL A.VdL için LSHC-CT-2004-503569. Flanders (FWO) - G.DG ve CP Araştırma Vakfı Doktora Sonrası Fellows vardır.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Isoflurane anaesthetic | Isoflo | 05260-05 | |
| PC-Sam hardware/software | SA-Instruments | http://www.i4sa.com | |
| Monitoring and gating system | 1025 | ||
| MR-compatible small rodent heater system | Model 1025 compatible | ||
| Rectal temperature probe | RTP-102B | 7'', 0.044'' | |
| 7T MR scanner | Bruker Biospin | PHS 70/16 | |
| Paravision software | 5.1 | ||
| Gradient Insert | BGA9S | 400 mT/m, 300A, 500V | |
| Gradient Amplifiers | Copley Co., USA | C256 | |
| Transmit resonators | Inner diameter: 72 mm, transmit only, active decoupled | ||
| Receiver antenna - 20 mm quadrature Mouse Head | Receive only, active decoupled | ||
| WaveLab software | Steinberg | ||
| Praat software | Paul Boersma, University of Amsterdam | http://www.praat.org | |
| Non-magnetic dynamic speakers | Visation, Germany | HK 150 | |
| Fiber optic microphone | Optoacoustics, | Optimic 1160 | |
| Sound amplifier | Phonic corporation | MM 1002a | |
| Presentation software | Neurobehavioral Systems Inc. | ||
| MRIcro | Chris Rorden | http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/ | |
| Statistical Parametric Mapping (SPM) | Welcome Trust Centre for Neuroimaging | 8 | http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/ |
References
- Van Meir, V., et al. Spatiotemporal properties of the BOLD response in the songbirds' auditory circuit during a variety of listening tasks. Neuroimage. 25, 1242-1255 (2005).
- Boumans, T., Theunissen, F. E., Poirier, C., Van Der Linden, A. Neural representation of spectral and temporal features of song in the auditory forebrain of zebra finches as revealed by functional MRI. The European Journal of Neuroscience. 26, 2613-2626 (2007).
- Boumans, T., et al. Functional magnetic resonance imaging in zebra finch discerns the neural substrate involved in segregation of conspecific song from background noise. Journal of Neurophysiology. 99, 931-938 (2008).
- Boumans, T., et al. Functional MRI of auditory responses in the zebra finch forebrain reveals a hierarchical organisation based on signal strength but not selectivity. PloS ONE. 3, e3184 (2008).
- Vignal, C., et al. Measuring brain hemodynamic changes in a songbird: responses to hypercapnia measured with functional MRI and near-infrared spectroscopy. Physics in Medicine and Biology. 53, 2457-2470 (2008).
- Van der Linden, A., Van Meir, V., Boumans, T., Poirier, C., Balthazart, J. MRI in small brains displaying extensive plasticity. Trends in Neurosciences. 32, 257-266 (2009).
- Poirier, C., Van der Linden, A. M. Spin echo BOLD fMRI on songbirds. Methods Mol. Biol. 771, 569-576 (2011).
- Poirier, C., Verhoye, M., Boumans, T., Van der Linden, A. Implementation of spin-echo blood oxygen level-dependent (BOLD) functional MRI in birds. NMR in Biomedicine. 23, 1027-1032 (2010).
- Poirier, C., et al. A three-dimensional MRI atlas of the zebra finch brain in stereotaxic coordinates. Neuroimage. 41, 1-6 (2008).
- Zhao, F., Wang, P., Kim, S. G. Cortical depth-dependent gradient-echo and spin-echo BOLD fMRI at 9.4T. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 51, 518-524 (2004).
- Harel, N., Lin, J., Moeller, S., Ugurbil, K., Yacoub, E. Combined imaging-histological study of cortical laminar specificity of fMRI signals. NeuroImage. 29, 879-887 (2006).
- Duong, T. Q., et al. Microvascular BOLD contribution at 4 and 7 T in the human brain: gradient-echo and spin-echo fMRI with suppression of blood effects. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 1019-1027 (2003).
- Lee, S. P., Silva, A. C., Ugurbil, K., Kim, S. G. Diffusion-weighted spin-echo fMRI at 9.4 T: microvascular/tissue contribution to BOLD signal changes. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 42, 919-928 (1999).
- Uludag, K., Muller-Bierl, B., Ugurbil, K. An integrative model for neuronal activity-induced signal changes for gradient and spin echo functional imaging. NeuroImage. 48, 150-165 (2009).
- Yacoub, E., et al. Spin-echo fMRI in humans using high spatial resolutions and high magnetic fields. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 655-664 (2003).
- Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 55, 316-324 (2006).
- Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 52, 89-99 (2004).
- Goloshevsky, A. G., Silva, A. C., Dodd, S. J., Koretsky, A. P. BOLD fMRI and somatosensory evoked potentials are well correlated over a broad range of frequency content of somatosensory stimulation of the rat forepaw. Brain Research. 1195, 67-76 (2008).
- Kida, I., Yamamoto, T. Stimulus frequency dependence of blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging signals in the somatosensory cortex of rats. Neuroscience Research. 62, 25-31 (2008).
- Poirier, C., Boumans, T., Verhoye, M., Balthazart, J., Van der Linden, A. Own-song recognition in the songbird auditory pathway: selectivity and lateralization. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29, 2252-2258 (2009).
- Poirier, C., et al. Own song selectivity in the songbird auditory pathway: suppression by norepinephrine. PloS ONE. 6, e20131 (2011).
- Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal. Nature. 412, 150-157 (2001).
