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Neuroscience

Imágenes funcionales de la corteza auditiva en los gatos adultos el uso de alto campo fMRI

Published: February 19, 2014 doi: 10.3791/50872
Automatic Translation
1,6, 5, 5, 1,6, 3,4,5, 1,2,4,5,6,7
1Department of Physiology and Pharmacology, University of Western Ontario, 2Department of Psychology, University of Western Ontario, 3Department of Medical Biophysics, University of Western Ontario, 4Brain and Mind Institute, University of Western Ontario, 5Centre for Functional and Metabolic Mapping, Robarts Research Institute, University of Western Ontario, 6Cerebral Systems Laboratory, University of Western Ontario, 7National Centre for Audiology, University of Western Ontario

Summary

Los estudios funcionales del sistema auditivo en los mamíferos que tradicionalmente han llevado a cabo utilizando técnicas espacialmente focalizadas tales como registros electrofisiológicos. El siguiente protocolo describe un método de visualización de los patrones a gran escala de la actividad hemodinámica evocado en la corteza auditiva gato utilizando imágenes de resonancia magnética funcional.

Abstract

El conocimiento actual de procesamiento sensorial en el sistema auditivo mamífero se deriva principalmente de estudios electrofisiológicos en una variedad de modelos animales, incluyendo monos, hurones, murciélagos, roedores y gatos. Con el fin de establecer paralelismos adecuados entre los modelos humanos y animales de la función auditiva, es importante establecer un puente entre los estudios de imagen funcional humanos y estudios electrofisiológicos animales. La resonancia magnética funcional (fMRI) es establecido un método mínimamente invasivo para medir patrones amplios de la actividad hemodinámica en las distintas regiones de la corteza cerebral. Esta técnica es ampliamente utilizado para sondear la función sensorial en el cerebro humano, es una herramienta útil en la vinculación de los estudios de procesamiento auditivo en los seres humanos y los animales y se ha utilizado con éxito para investigar la función auditiva en monos y roedores. El siguiente protocolo describe un procedimiento experimental para la investigación de la función auditiva en adultos anestesiadosgatos mediante la medición de estímulo-evocó los cambios hemodinámicos en el córtex auditivo mediante resonancia magnética funcional. Este método facilita la comparación de las respuestas hemodinámicas a través de diferentes modelos de la función auditiva lo que conduce a una mejor comprensión de las características de especies independiente de la corteza auditiva de los mamíferos.

Introduction

La comprensión actual del procesamiento auditivo en los mamíferos se deriva principalmente de los estudios electrofisiológicos invasivos en monos, hurones 1-5 6-10 11-14, murciélagos, roedores 15-19, 20-24 y gatos. Técnicas electrofisiológicas comúnmente utilizan microelectrodos extracelulares para registrar la actividad de las neuronas individuales y múltiples dentro de una pequeña área de tejido neuronal que rodea la punta del electrodo. Establecido métodos de neuroimagen funcional, como la proyección de imagen óptica y la resonancia magnética funcional (fMRI), sirven como complementos útiles a las grabaciones extracelulares, proporcionando una perspectiva macroscópica de la actividad driven simultánea a través de múltiples regiones, espacialmente distintas del cerebro. Imágenes ópticas señal intrínseca facilita la visualización de la actividad evocada en el cerebro mediante la medición de los cambios relacionados con la actividad en las propiedades de reflectancia de la superficie del tejido, mientras que la fMRI utiliza la sangre oxígeno-dependiente del nivel de (BOLD)contrastar medir estímulo-evocó los cambios hemodinámicos en las regiones del cerebro que están activas durante una tarea en particular. Imágenes ópticas requiere la exposición directa de la superficie cortical que mide los cambios en la superficie de reflectancia del tejido que están relacionados con la actividad provocada por estímulo 25. En comparación, la fMRI es no invasivo y explota las propiedades paramagnéticas de sangre sin oxígeno para medir tanto la superficie cortical 26-28 y 27,29 la actividad evocada basado en surco dentro de un cráneo intacto. Una alta correlación entre la señal BOLD y la actividad neuronal en la corteza visual de los primates no humanos 30 y en la corteza auditiva humana 31 validan fMRI como una herramienta útil para estudiar la función sensorial. Desde fMRI se ha utilizado ampliamente para estudiar las características de la vía auditiva tales como la organización tonotópica 32-36, lateralización de la función auditiva 37, los patrones de activación cortical, la identificación de regiones corticales 38, efectos de sonidointensidad en las propiedades de respuesta auditiva 39,40, y las características de la evolución en el tiempo de respuesta BOLD 29,41 en modelos de ratas humanas, de mono, y, el desarrollo de un protocolo de imagen funcional adecuado para estudiar la función auditiva en el gato proporcionaría un complemento útil para la literatura de imagen funcional. Mientras fMRI también se ha utilizado para explorar diversos aspectos funcionales de la corteza visual en el gato anestesiado 26-28,42, pocos estudios han utilizado esta técnica para examinar el procesamiento sensorial de gato corteza auditiva. El propósito del presente Protocolo es establecer un método eficaz de utilizar fMRI para cuantificar la función en la corteza auditiva del gato anestesiado. Los procedimientos experimentales descritos en este manuscrito se han utilizado con éxito para describir las características de la evolución en el tiempo de respuesta BOLD en la corteza auditiva gato adulto 43.

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Protocol

El siguiente procedimiento se puede aplicar a cualquier experimento de formación de imágenes en el que se utilizan gatos anestesiados. Pasos que se requieren específicamente para experimentos auditivos (pasos 1.1 a 1.7, 2.8, 4.1) pueden ser modificados para dar cabida a otros protocolos de estímulos sensoriales.

Todos los procedimientos experimentales recibieron la aprobación de la utilización de animales Subcomité del Consejo Universitario de Cuidado de Animales de la Universidad de Western Ontario y siguieron las directrices especificadas por el Consejo Canadiense de Protección de los Animales (CCPA) 44. El experimento descrito requiere aproximadamente 150 minutos, desde la preparación de los animales para la recuperación. El curso de tiempo del experimento se ilustra en la Figura 1.

1. Estímulo para la Preparación de

La Figura 2 muestra los componentes electrónicos y las conexiones correspondientes requeridas para generar un estímulo auditivo en el escáner de resonancia magnética. Los requisitos son los follows: un ordenador, una tarjeta de sonido externa, un amplificador de potencia estéreo y un sistema de auriculares compatible con fMRI.

  1. Conectar el equipo que se utiliza para presentar el estímulo auditivo a la tarjeta de sonido externa a través del cable (USB) de bus serie universal.
  2. Conecte los cables que conectan los puertos de salida de la tarjeta de sonido externa a los puertos de entrada del amplificador de potencia estéreo.
  3. Conecte los cables que conectan los puertos de salida del amplificador de potencia estéreo a los puertos de entrada de la caja del transformador del sistema de auricular compatible con fMRI.
  4. Conecte los auriculares binaurales a los puertos de salida de la caja del transformador.
  5. Utilice cables coaxiales apantallados con conexiones BNC para conectar la caja del transformador al panel de penetración fuera de la sala del escáner.
  6. Conecte el conjunto de cables del auricular a los puertos BNC correspondientes en el panel de la penetración en el interior de la sala del escáner.
  7. Conecte las puntas de las orejas de espuma para los auriculares y luego conectar los auriculares to el conjunto de cables. Ejecute un estímulo auditivo de prueba para confirmar que el sonido se transmite desde el ordenador a los auriculares. Desconecte los auriculares y insertar las almohadillas de espuma de forma segura en las orejas del gato durante la fase de preparación de animales (paso 2.7).

2. Preparación de los animales

  1. Para premedicar el gato, administrar un sedante mezcla de sulfato de atropina (0,02 mg / kg) y acepromacina (0,02 mg / kg) a través de una inyección subcutánea (SC).
  2. Después de 20 min, administrar la ketamina (4 mg / kg) y clorhidrato de dexmedetomidina (0,02-0,03 mg / kg) a través de una inyección intramuscular (IM) para inducir la anestesia. La ketamina se combina generalmente con un sedante y relajante muscular, en este caso, clorhidrato de dexmedetomidina, para reducir los temblores y la rigidez muscular comúnmente observados cuando la ketamina se usa solo 45. Esta combinación anestésico típicamente induce aproximadamente 150 min de sedación y se utiliza con frecuencia en la práctica veterinaria para induciranestesia en animales pequeños.
  3. Una vez que el gato ha perdido su reflejo de enderezamiento, aplique ungüento oftálmico para los ojos para evitar la sequedad durante el procedimiento. Coloque un catéter permanente en la vena safena medial de la administración intravenosa de ketamina.
  4. Prueba para la inducción anestésica con éxito apretando un dedo del pie en la pata delantera y luego observar si el gato retira su pata. Una vez que el reflejo pedal desaparece, suprimir el reflejo de la mordaza rociando lidocaína sobre las paredes faríngeas entonces intubar al gato con un tubo endotraqueal 4,0-4,5.
  5. Mantener la anestesia durante toda la sesión de formación de imágenes con una infusión a velocidad constante de ketamina (0.6-0.75 mg / kg / h) e isoflurano inhalado (0,4-0,5%) entregado en 100% de oxígeno a 1-1,5 L / min. Combinar 60 ml de solución salina y 0,07 ml de ketamina en una jeringa de 60 ml a continuación, colocar la jeringa en la bomba de jeringa. Este paso puede realizarse antes de premedicating el gato.
  6. Coloque almohadillas térmicas de cera llenas de cálidos en el suelo de los s compatibles con resonancia magnéticaconducido (figuras 3a y 3c) a continuación, la capa aislante de la envoltura de burbujas de plástico alrededor de las paredes interiores de la corredera.
  7. Coloque el gato en posición esternal en el plástico de burbujas de aislamiento en el trineo compatible con resonancia magnética (Figura 3c).
  8. Una vez que el gato se coloca, ajustar la cabeza para obtener acceso a los oídos. Rollo de las puntas de las orejas de espuma en el menor diámetro posible luego inserte la punta de cada oreja profundamente en el canal auditivo. Una vez insertado, las almohadillas de espuma deberían expandirse para llenar el espacio dentro de los canales del oído.
  9. Ajuste el gato hasta que su cabeza está colocada adecuadamente dentro de la radiofrecuencia (RF) de la bobina de 3 canales (Figura 3b). Estabilice la cabeza con espuma de memoria amortiguación acústica (Figura 3d). Coloque espuma alrededor de las orejas para proporcionar la atenuación del ruido producido por el escáner.
  10. Envuelva al gato en la manta de aislante plástico de burbujas de plástico y luego asegurar y transportar el trineo a la superficie del escáner.
  11. Conecte las líneas de infusión, tubos de suministro de anestesia y equipos de monitoreo para el gato. Conecte los auriculares a la asamblea de cable del auricular de la centralita de la penetración.
  12. Iniciar la infusión de ketamina en la tasa de flujo de base de 0,6 mg / kg / hr a continuación, aumentar la velocidad de flujo según se requiera en base a la profundidad de la anestesia. Ajuste de la dosis inicial isoflurano al 0,5% y luego disminuirá a 0,4% una vez que se han recogido las exploraciones anatómicas.
  13. Monitorear y registrar la saturación del gato de oxígeno en sangre, final de la espiración niveles de CO 2, la frecuencia cardiaca, la respiración y la temperatura rectal (si es posible) durante todo el experimento utilizando equipos de vigilancia compatible con resonancia magnética colocada a una distancia apropiada desde el agujero del escáner. Tabla 1 enumera los los valores medios y rangos de las mediciones fisiológicas para la ejecución exitosa de este procedimiento. Los constantes aumentos en la frecuencia cardíaca y la respiración se asocian generalmente con la recuperación inminente de la anestesia.
  14. Después de que los sse completa esión, quite el gato del trineo. Continuar proporcionando calentamiento suplementario con almohadillas de calor y toallas hasta que el animal se recupere por completo. Una vez que los retorne el reflejo nauseoso, retire el tubo endotraqueal. Monitorear el gato hasta que el reflejo de enderezamiento se restaura luego regresar al animal a las instalaciones. Evaluar el animal al día siguiente del procedimiento para asegurarse de efectos adversos del experimento.

3. Brain Imaging

  1. Recoger las exploraciones anatómicas del cerebro del gato en una orientación corte axial. Utilice los siguientes parámetros de imagen para el volumen de referencia anatómica: la secuencia de imágenes FLASH con TR = 750 ms, TE = 8 ms, matriz = 256 x 256, la adquisición de un voxel = 281 m x 281 m x 1,0 mm. La duración de la exploración anatómica es aproximadamente 6 min. Figura 4 (panel izquierdo) proporciona una muestra de corte de imagen anatómica obtenida usando los parámetros especificados.
  2. Utilice los siguientes parámetros de imagen para el funciovolúmenes internos: la adquisición de eco planar intercalada segmentado (EPI) con TR = 1000 ms, TE = 15 ms, 3 segmentos / avión, 21 x 1 mm rebanadas; matriz = 96 x 96; campo de visión = 72 mm x 72 mm, la adquisición de un voxel = 0.75 mm x 0.75 mm x 1,0 mm;. tiempo de adquisición = 3 s / volumen de la figura 4 (panel derecho) ofrece una muestra de corte de imagen funcional obtenida mediante los parámetros especificados.

4. Presentación de Estímulo

  1. Presentar un ruido blanco de banda ancha estímulo (0-25 kHz, 100 mseg ráfagas con 5 tiempo de subida / caída ms, 1 presentación cada 200 ms, 90-100 dB SPL) en un diseño de bloques en el que se juega el estímulo auditivo durante 30 segundos y alternado con un 30 seg línea de base (sin-estímulo) condición (Figura 5). Repita este paso hasta que se observe la actividad BOLD acústicamente-evocó en la corteza auditiva. La duración de cada carrera funcional utilizando un diseño de bloques es de aproximadamente 4,5 min por 90 volúmenes.
  2. Presentar el estímulo en el apbloque apropiado configuración de diseño para el número deseado de carreras funcionales.

5. Análisis de Datos

  1. Seleccione el software de análisis de resonancia magnética funcional adecuada (por ejemplo, SPM, FSL) para procesar los volúmenes funcionales adquiridos.
  2. Vuelva a alinear cada volumen funcional al volumen adquirido más cercano en el tiempo a la referencia anatómica exploración. Guarde los valores de corrección de movimiento resultantes para uso en la etapa 5.6. Excluir las carreras funcionales en las que los movimientos de cabeza de rotación superiores a 1 º o movimientos de la cabeza de traslación superan 1 mm.
  3. Coregister cada volumen a la referencia anatómica exploración.
  4. Alise cada volumen con un 2 mm de media máxima de ancho completo (FWHM) de filtro de Gauss.
  5. Incorporar una función de onda cuadrada (furgón), que se corresponde con el diseño de bloques al estímulo ON-OFF como regresor en el modelo lineal general (GLM).
  6. Incorporar los valores de corrección de movimiento como regresores de ningún interés para dar cuenta de los artefactos relacionados con el movimiento. Aplicar una uumbral estadístico ncorrected de p = 0,001 para el GLM resulta para ver los grupos de activación BOLD. Determine el tamaño de la agrupación más pequeña que se encuentra con un corregido (error familia de sabios: FWE) umbral de p <0,05 en el nivel de clúster. Ajuste el umbral de extensión de clúster a este valor para ver grupos estadísticamente significativas en las regiones de interés.
  7. Definir el cambio de la señal BOLD ciento (PSC) en cada voxel como la diferencia entre la señal BOLD media durante los bloques de estimulación y la señal BOLD media durante los bloques de referencia.

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Representative Results

Datos funcionales representativos fueron adquiridos en un escáner de perforación horizontal 7T y se analizaron usando la caja de herramientas Statistical Parametric Mapping en MATLAB. Respuestas hemodinámicas corticales robusto para la estimulación auditiva consistentemente se han observado en los gatos utilizando el protocolo experimental descrito 43. Figura 6 ilustra la activación negrita en 2 animales en respuesta a un estímulo ruido de banda ancha 30 seg presentado en un diseño de bloques. Mapas estadístico t del ruido de banda ancha frente a la línea base (sin estímulo) contraste en 2 planos de corte de imagen revelan clústeres contiguos de actividad bilateral acústicamente-evocó en la corteza auditiva (Figuras 6a y 6d, a nivel de clúster umbral corregida FWE: p < 0,05). Figuras 6b y 6e muestran modulaciones en la señal BOLD, durante una sola ejecución funcional, en los voxels resaltados en las figuras 6a y 6d, respectivamente. Con una onda cuadrada en general el ajuste del modelo lineal, uno debe esperar que la señal BOLD se modulará en relación con la línea de base (condición de no-estímulo) durante cada presentación del estímulo auditivo de una manera similar al patrón de ON-OFF del bloque diseño. Figuras 6c y 6f ilustran la evolución temporal de medias relacionadas con el evento de la respuesta BOLD normalizado a la media de la señal BOLD línea de base. En estos ejemplos, la señal BOLD exhibe un aumento significativo con respecto a la línea de base 3-6 seg después de la aparición de estímulo. Este aumento en la señal BOLD se mantiene típicamente a lo largo de la presentación del estímulo auditivo luego disminuye a los valores de línea de base 6 segundos después de compensar estímulo.

Parámetro fisiológico Rango normal de un Del valor medio (Experimento) b
La frecuencia cardíaca 110-226 latidos / min 143 ± 4.1 latidos / min
La tasa de respiración 20-40 respiraciones / min 21 ± 1.6 respiraciones / min
End-tidal CO2 35-45 mm de Hg 30 ± 1,7 mmHg
Sangre O saturación 2 90-100% 57 92 ± 1,2%
La temperatura rectal 38.5 ± 0.5 ° C N / A

Tabla 1. Los rangos normales en los gatos despiertos y los valores medios en gatos anestesiados para los parámetros fisiológicos medidos durante el procedimiento de resonancia magnética funcional. Unos rangos normales obtenidos de directrices especificadas por el Consejo Canadiense de los Animales. 44 b Valores medios (± SEM) obtenidos a partir de N = 7 gatos de más de 20 sesiones de formación de imágenes.

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Figura 1. Curso de tiempo del experimento. Cada paso en el procedimiento experimental se representa a lo largo de la línea de tiempo (en minutos) en relación con el momento en que se administra la premedicación.

Figura 2
Figura 2. Equipo de producción estímulo auditivo. (A) los componentes electrónicos utilizados en el protocolo experimental. (B) Diagrama de conexiones entre cada componente. La caja del transformador y el conjunto de cables de la interfaz del sistema de auriculares compatibles con resonancia magnética en el panel de penetración entre la sala del escáner y la sala de ordenadores.

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Figura 3. Arreglo experimental. (A) trineo compatible con resonancia magnética. (B) de la bobina de 3 canales de la cabeza del gato de RF. (C) Vista lateral de un gato anestesiado situado en el trineo. (D) Vista frontal del gato en el trineo con su cabeza en el 3 -canal de bobina de RF (adaptado de Brown et al. 43).

Figura 4
Figura 4. Ejemplos de anatómica (izquierda) y funcionales (derecha) finas imágenes adquiridas en un escáner de perforación horizontal 7T utilizando una bobina de RF de 3 canales. Ubicación aproximada del corte que se muestra se superpone en una vista lateral del hemisferio derecho del gato. A: anterior, P: posterior, L: izquierdo, R: derecho.


Figura 5. Esquema de una presentación de diseño de bloque de estímulo. Línea de base (es decir, sin estímulo) bloques se alternan con 30 bloques seg de presentación auditiva del estímulo. Volúmenes funcionales se adquieren de forma continua (cada 3 s) durante la carrera. TA: La duración de la adquisición de volumen. TS: La duración del bloqueo de estímulo.

La figura 6
Figura 6. Los ejemplos representativos de la respuesta BOLD a la banda ancha estimulación ruido. (A), (d) mapas estadístico t de ruido de banda ancha (BBN) vs basal (sin estímulo) contraste superpone a axial (horizontal) sl imagen anatómicacios. Ubicaciones aproximadas de rodajas muestra en (a) y (d) se superponen en una vista lateral del hemisferio derecho del gato. (B), (e) Cursos de primas BOLD señal horaria (en volumen) en los voxels resaltados en (a) y (d), respectivamente, para una única prueba funcional (90 volúmenes). (c), (f) El evento relacionados con un promedio de cursos de tiempo de respuesta BOLD (en segundos) en los voxels resaltados en (a) y (d), respectivamente, antes, durante y después de un bloque de estímulo. Las barras grises representan el período de presentación auditiva del estímulo. A: anterior, P: posterior, L: izquierdo, R:. ​​Derecho Haga clic aquí para ver más grande la figura .

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Discussion

En el diseño de un experimento fMRI para un modelo animal anestesiado de la función auditiva, los siguientes aspectos deben recibir una cuidadosa consideración: (i) el impacto de la anestesia en las respuestas corticales, (ii) el efecto del ruido del escáner plano, y (iii) la optimización de la fase de recogida de datos del procedimiento experimental.

Mientras que una preparación anestesiado ofrece la importante ventaja de producir un período prolongado de sedación y minimizando el potencial movimiento de la cabeza durante una sesión de obtención de imágenes funcionales, la anestesia se conoce a afectar la hemodinámica corticales. Los anestésicos descritos en este protocolo son utilizadas comúnmente en electrofisiológico (ketamina) y los estudios de imagen funcional (isoflurano) de gato auditiva 46-48 y visual cortex 26-28,42 respectivamente. Aunque la ketamina se sabe que influyen mínimamente actividad espontánea cortical 49, se ha demostrado que disminuye el metabolismo cerebral y por lo tanto la hrespuesta emodynamic en la corteza auditiva de la rata a dosis de 10 mg / kg 50. Sin embargo, a las dosis recomendadas en este procedimiento (4 mg / kg), los cambios de señal BOLD de hasta el 6% se han observado en la corteza auditiva gato en respuesta a la estimulación acústica 43. El isoflurano se utiliza comúnmente para explorar aspectos funcionales de gato corteza visual, sin embargo, también se ha demostrado para reducir la magnitud de las respuestas hemodinámicas en la corteza visual del gato cuando se compara con una preparación despierto 51. Además, a dosis superiores a 1,5%, isoflurano aumenta el flujo sanguíneo cerebral en la rata 45 y en gran medida los impactos neuronal sensibilidad de respuesta en el gato corteza auditiva 52. A las dosis administradas en este protocolo (0,4-0,5%), isoflurano sirve como un agente anestésico de apoyo para el anestésico primario, ketamina, minimizando así los efectos negativos asociados con dosis más grandes. Propofol también ha sido utilizado en los estudios de imágenes funcionales 53, sin embargo, sese ha demostrado para reducir los potenciales evocados somatosensoriales 45 y las respuestas en negrita en la corteza auditiva 53 de una manera dependiente de la dosis. Así pues, este anestésico no era adecuado para proporcionar la duración requerida de la sedación mientras mínimamente impactando respuestas negrita. La combinación de ketamina y isoflurano se describe en este protocolo por lo tanto ofrece varias ventajas: (i) que produce un periodo de sedación profunda para un máximo de 2,5 horas, (ii) se reduce al mínimo movimiento de la cabeza de tal manera que los movimientos de rotación típicamente no exceden 0,3 ° y traslacional movimientos no suelen superar los 0,1 mm 43, y (iii) los impactos mínimamente la respuesta BOLD con cambios de señal de hasta el 6% siendo observado.

Uno de los retos en la ejecución de un estudio de imagen funcional del sistema auditivo es el impacto del ruido de fondo generado por el equipo de resonancia magnética en la respuesta BOLD medido. En este procedimiento, el estímulo sonoro se presenta en un diseño de bloques al mismo tiempo v funcionalolumes se adquieren de forma continua durante la carrera funcional. La cuestión del ruido del escáner se aborda en dos maneras: (i) por las propiedades de atenuación de las puntas de las orejas de espuma que reducen eficazmente el ruido de fondo hasta en 30 dB y (ii) mediante la presentación de los estímulos de sonido con una intensidad de alrededor de 90 dB SPL. Como se ilustra en la Figura 6, el ejemplo representativo demuestra que la señal BOLD se modula eficazmente durante la presentación del estímulo de sonido emparejado con la adquisición de volumen continuo. Mientras que el método de adquisición volumen continuo ha sido utilizado con éxito para investigar organización tonotópica 33,35,36 y procesamiento espacio-temporal 54 en el sistema auditivo, este enfoque limita la investigación de cuestiones tales como el efecto de la intensidad del estímulo de la respuesta BOLD. El procedimiento experimental descrito puede ser modificado para reducir aún más el impacto del ruido escáner aumentando el período entre las adquisiciones de volumen y la presentación de laestímulo sonoro en el intervalo de silencio resultante. Este enfoque de "adquisición dispersa 'se ha utilizado ampliamente en estudios auditivos para describir las propiedades de la evolución en el tiempo de respuesta BOLD 29,41,43,55, para caracterizar las diferentes regiones dentro de la corteza auditiva 37,38,43,56 y examinar la efecto de la intensidad del sonido en el 39,40 respuesta BOLD. Durante la adquisición de volumen continuo, más volúmenes se recogen en un período más corto de tiempo, lo que mejora significativamente la relación señal-ruido. Por consiguiente, el presente protocolo se puede utilizar en conjunción con los experimentos de adquisición dispersas para confirmar, localizar y delimitar claramente la actividad BOLD acústicamente evocado-en regiones funcionales auditivos de interés.

Antes de la adquisición de los volúmenes funcionales para un experimento auditivo, es importante para confirmar la presencia de la actividad acústicamente evocado-en la corteza auditiva. Activación BOLD es típicamente evidentes en el corte auditivax dentro de 45 minutos de la inducción de la anestesia (Figura 1). Si bien es probable que la activación BOLD significativa se observa en el experimento anterior, no hay carreras funcionales se recogieron antes de este retardo de 45 minutos debido al tiempo requerido para la preparación de los animales y recolección de la exploración anatómica. Para optimizar la recopilación de datos, cada ejecución funcional puede ser construido para maximizar el número de volúmenes recogidos para cada condición de estímulo. Esto se puede lograr mediante la modificación del procedimiento de varias maneras. En primer lugar, el tiempo requerido para recoger cada volumen puede reducirse disminuyendo el campo de visión de los cortes de imagen funcionales. El presente procedimiento describe la adquisición de imágenes de todo el cerebro. En lugar de ello, los límites de la volumen funcional 3-D se pueden alinear a los límites anatómicos de la corteza auditiva espacialmente localizada-. En segundo lugar, el tiempo de adquisición de volumen también se puede reducir disminuyendo la resolución en el plano. Sin embargo, una resolución en el plano de al menos 0,75 mm 2 parece suficiente para resolver las diferencias regionales en la funcionalidad dentro de la corteza auditiva. Si se desea un aumento de la resolución en el plano, el correspondiente incremento en el tiempo de adquisición de volumen puede ser equilibrada por la reducción del número de rebanadas dentro del volumen funcional 3-D y, en su lugar, se centra en una sub-región particular dentro de la corteza auditiva .

En general, la naturaleza no invasiva de resonancia magnética funcional facilita experimentos funcionales repite en un solo animal durante un período prolongado de tiempo. Por tanto, esta técnica es ideal para investigaciones longitudinales que requieren la recopilación de datos en múltiples puntos de tiempo y potencialmente puede reducir el número de animales necesarios para un estudio dado.

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Disclosures

Los autores declaran no tener conflictos de interés, financiero o de otra manera.

Acknowledgments

Los autores desean reconocer las contribuciones de Kyle Gilbert, quien diseñó la bobina personalizada RF, y Kevin Barker, quien diseñó el trineo compatible con resonancia magnética. Este trabajo fue financiado por los Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CIHR), Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá (NSERC), y la Fundación Canadiense para la Innovación (CFI).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Materials
Atropine sulphate injection 0.5 mg/ml Rafter 8 Products
Acepromazine 5 mg/ml Vetoquinol Inc.
Ketamine hydrochloride 100 mg/ml Bimeda-MTC
Dexmedetomidine hydrochloride (Dexdomitor 0.5 mg/ml) Orion Pharma
Isoflurane 99.9% Abbott Laboratories
Lidocaine (Xylocaine endotracheal 10 mg/metered dose) Astra Zeneca
Lubricating opthalmic ointment (Refresh Lacri Lube) Allergan Inc.
Saline 0.95%
IV Catheter 22 g (wings)
IV Extension Set Codan US Corp. BC 269
IV Administration Set 10 drips/ml
Endotracheal tube 4.0
Heating pads (Snuggle Safe) Lenric C21 Ltd.
Syringe 60 ml
Equipment
External sound card Roland Corporation Cakewalk UA-25EX
Stereo power amplifier Pyle Audio Inc. Pyle Pro PCAU11
MRI-compatible insert earphone system Sensimetric Corporation Model S14
Foam ear tips for insert earphones E-A-R Auditory Systems Earlink 3B
End-tidal CO2 monitor Nellcor N-85
MRI-compatible pulse oximeter Nonin Medical Inc. Model 7500
Syringe pump Harvard Apparatus 70-2208

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Brown, T. A., Gati, J. S., Hughes, S. M., Nixon, P. L., Menon, R. S., Lomber, S. G. Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI. J. Vis. Exp. (84), e50872, doi:10.3791/50872 (2014).

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