Summary
Detta protokoll beskriver en standardmetod för samtidig funktionell magnetisk resonanstomografi och djup hjärnstimulering i gnagare. Den kombinerade användningen av dessa experimentella verktyg möjliggör utforskandet av globala nedströms aktivitet som svar på elektrisk stimulering vid praktiskt taget alla hjärn mål.
Abstract
För att visualisera de globala och nedströms neuronala svar på djup hjärnstimulering (DBS) vid olika mål, har vi utvecklat ett protokoll för att använda blodsyrenivå beroende (BOLD) funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) till bild gnagare med samtidig DBS. DBS fMRI presenterar en rad tekniska utmaningar, bland annat noggrannhet elektrod implantation, MR artefakter skapade av elektroden, val av anestesi och paralytisk för att minimera eventuella neuronala effekter samtidigt eliminera djurs rörelse, och underhåll av fysiologiska parametrar, avvikelse som kan förbrylla FET-signal. Vårt laboratorium har utvecklat en rad förfaranden som kan övervinna de flesta av dessa möjliga problem. För elektrisk stimulering, är en hemmagjord volfram bipolär mikroelektrod används, insatt stereotaktiskt vid stimulering plats i sövd ämnet. Som förberedelse för avbildning, är gnagare fast på en plastheadpiece ochöverförs till magnetöppningen. För sedering och förlamning under avsökning är en cocktail av dexmedetomidin och pankuronium kontinuerligt infunderas tillsammans med en minimal dos av isofluran; denna beredning minimerar BOLD taket effekten av flyktiga anestetika. I detta exempel experiment, producerar stimulering av subthalamic kärnan (STN) BOLD reaktioner som främst observeras i ipsilaterala kortikala regioner, centrerad i motor cortex. Samtidig DBS och fMRI medger entydig modulering av nervbanor beroende av stimulans plats och stimuleringsparametrar och möjliggör observation av neuronala module gratis för regional partiskhet. Denna teknik kan användas för att utforska de efterföljande effekterna av modulerande neurala kretsar på nästan alla hjärnregionen, med konsekvenser för både experimentell och klinisk DBS.
Introduction
Fastställande av globala nedströms effekterna av neural krets aktivitet är en stor utmaning och mål för många områden av system neurovetenskap. En brist på verktyg som finns tillgängliga att tillgodose detta behov, och därför finns det ett behov av ökad tillgänglighet av lämpliga experimentella uppställningar. En sådan metod för att utvärdera den globala konsekvens av neural krets aktivering beroende av samtidig tillämpning av djup hjärn elektrisk stimulering (DBS) och funktionell MRI (fMRI). DBS-fMRI möjliggör detektion av svaren nedströms till krets aktivering på en stor rumslig skala, och kan tillämpas på praktiskt taget alla stimuleringsmålet. Denna verktygslåda är mycket lämplig för translation prekliniska studier, bland annat karakterisering av svaren på terapeutisk högfrekvent stimulering.
Förutom tillgång till en lämplig magnetkamera, framgångsrika DBS-fMRI experiment kräver övervägande av ett antal variables, inklusive elektrod typ, sedering metod, och underhåll av fysiologiska parametrar. Till exempel bör elektrod val baseras på faktorer som rör stimulans effekt (t ex. Bly storlek och konduktans, mono-vs bipolär), samt MR-kompatibilitet och elektrod artefakt storlek. Elektrod artefakter varierar beroende på elektrodmaterial och storlek, samt skanningssekvensen används, noggrann pre-experimentella undersökningar bör användas för att fastställa lämplig elektrodtypen för varje studie. I allmänhet är volfram Microwire elektroder rekommenderas för detta protokoll. Val av paralytisk och sedativa bör göras för att effektivt immobilisera djuret och minska de suppressiva effekterna av vissa lugnande medel om blod-syrenivåberoende signal (fetstil). Slutligen är det viktigt att behålla djuret vid optimala fysiologiska parametrar, inklusive kroppstemperatur och syremättnad.
Det protokoll som vi har utvecklat för DBS-FMRI vinner många av dessa potentiella hinder, och i våra händer, ger robusta och konsekventa resultat. Dessutom kan dessa experimentella förfaranden lätt antas för kombinationen av fMRI med alternativa stimuleringsmetoder, inklusive optogenetic stimulering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Etik uttalande: Detta förfarande är i enlighet med National Institutes of Health riktlinjer för Animal Research (Guide för skötsel och användning av försöksdjur) och är godkänd av University of North Carolina Institutional Animal Care och användning kommittén.
1. Elektrod Implantation
Det första steget är elektrod implantation. I detta steg framställs en elektrod ensidigt implanteras i nucleus subthalamicus (STN), en liten kärna med translationell betydelse för Parkinsons sjukdom behandling med följande metoder:
- Sterilisera all kirurgisk utrustning med hjälp av en autoklav, eller antiseptisk lösning där autoklavering inte är möjlig (t.ex. för elektrod sterilitet). Notera: detta är en kortsiktig överlevnadskirurgi, och därmed aseptisk teknik är viktigt. Efter operationen kan djuren avbildas efter en kort återhämtningsperiod (48 timmar), eller upp till flera veckor senare.
- Bedöva råtta (Adult Sprague-Dawley 250-400 g) med hjälp av 2,5% isofluran administreras via endotrakeal intubering och ett litet djur ventilator. Fäst råttan till en stereotaktisk kirurgisk ram och förbereda operationsområdet med aseptisk teknik.
- Förbered och se till att elektroden är steril. En hemmagjord 2-kanals volfram Micro elektrod används för detta förfarande, även om många MRI-kompatibla elektrodtyper fungerar. Elektroden typ som används kan påverka vävnadsområde för mekanisk skada genom det förfarande, området av vävnad stimuleras, och noggrannheten av implantering, vilket påverkar den totala försöksresultat. Om elektrod inte kan autoklaveras, använd povidon-jod antiseptisk att sterilisera elektroden så långt det är möjligt.
- Använda sax bort hårbotten över implantationsstället med en diameter av ca 1,5 cm, för att avslöja bregma och lambda på skallen. Ta bort muskel och fascia ligger över skallenoch stoppa all blödning med hjälp av diatermi.
- Skrapa skallen ytan i flera riktningar med en skalpell för att förbättra tandcement vidhäftning (steg 1,8). Nivå Bregma och Lambda i horisontell riktning.
- . Att rikta STN, vid 3,6 mm posteriort Bregma och 2,5 mm i sidled till mittlinjen, använd en liten spets borrmaskin för att skapa en Burr hål som mäter ca 1,5 mm i diameter OBS: Den exakta platsen för STN med hänvisning till stereotaktiska koordinater kan variera från råttstam, vikt och kön. Vuxna råttor av samma kön bör användas för att minimera eventuella variationer i läge. Om möjligt bör pre-operativa anatomiska skannar eller intraoperativa elektriska inspelningar användas för att identifiera STN plats på individuell ämne basis. Vidare bör elektrodtermineringsställen vara histologiskt verifierad för att säkerställa målet noggrannhet.
- Försiktigt göra ett snitt i dura och använda små trubbig pincett för att flytta dura till sidorna av the hålet. Stoppa blödning med steril bomull indränkt i saltlösning. Skapa hål för en eller flera MR-kompatibla skruvar) och sätt in dem försiktigt i skallen tills de är stabila. Skruvar kan placeras på valfri plats där de inte kommer att störa placeringen av extern anslutning för DBS-elektrod (t ex. Inte direkt bakom STN ipsilaterala till elektroden). Vi rekommenderar placeringar på de laterala kanterna av skallen, helst direkt posteriort om lambda sutur. Vid denna punkt, är skallen relativt tjock, vilket minskar sannolikheten för att skruvarna kommer att skada cortex "Anmärkning:. Mässing skruvar skurna till 4-5 mm i längd används i detta protokoll, även om plastskruvar är också lämpliga.
- Placera elektroden på den stereotaktiska armen, se till att den är rak och lodrät. Tryck på elektroden till Bregma, sedan flytta elektroden exakt 3,6 mm posteriort Bregma och 2,5 mm i sidled till mittlinjen och tryck på kortikala ytanmed elektroden. Från den kortikala ytan, sätter elektroden 7,8 mm ventralt. Dessa koordinater bestäms med hänvisning till en neuroanatomiska atlas 1.
- Lägg ett lager dentalcement över Skallen inklusive skallen skruvar och elektrodinsättningspunkten. Vänta tills cementen helt härdad före avlägsnande av elektroden från den stereotaktiska ramen. Böj elektroden bakåt och använda ytterligare cement för att täcka resten av elektrodkanalen och kontakt för hållbarhet.
2. fMRI Framställning
Det andra steget är inställningen för fMRI, inklusive placering av spolen och installationen av fysiologisk övervakningsutrustning.
- Säkra djurets huvud för att förhindra rörelse under genomsökningen Anm. En anpassad plast intraauricular bar-systemet används här för huvudfixering. Placera staplarna i hörselgången och fäst till huvudstycket så att huvudet roterar jämnt i the vertikal riktning utan horisontell rotation. Fäst huvudposition genom att fixera de övre tänderna till anordningen.
- Söva råttan helt och övervaka slutet tidvatten CO 2 för att säkerställa stabiliteten i alla skanningar. För att bibehålla anestesi, ventilation och kontroll slutet tidvatten CO 2 nivåer under genomsökningen, är en MR-kompatibel små djur ventilationssystem kombinerat med en isofluran förångare används här, även om en mängd bedövningsmedel och sedering medel kan användas på ett liknande sätt. Ställ ventilatorn till 45 andetag / min med en måttlig volym, ca 500 ml / min av luft som en startvolym. Ställ isofluran till 2% och för över råttan in skanningsrummet. Fäst ventilatorns utgång till råttans endotrakealtub och tryck ordentligt för att säkra. Kapnometri bör förvärvas med hjälp av en slang så nära kopplad till endotrakealtub kontakt med som möjligt. Justera ventilationsvolym för att producera en slut tidal CO2 av 2,6% till 3,3%. Använd en MR-kompatibel små djur innehavaren att sätta råttan i skannern med en cirkulerande vattenbad för temperaturkontroll. Tape dynan i badet på hållaren och täcka den med rent absorberande papper. Placera råttan på de heta vattensäng.
- Övervakning av temperatur-och koldioxidnivåer är nödvändiga för att FET fMRI medan arteriell syremättnad och hjärtfrekvens är också användbara fysiologiska parametrar. Sätt i en MR-kompatibel rektal temperatursond och tejpa fast den på svansroten, och sedan justera temperaturen i vattenbadet för att upprätthålla normal kroppstemperatur på 37 ° C. Övervaka arteriell syremättnad och hjärtfrekvens med hjälp av ett litet djur pulsoximetri, bibehållande av dem vid 95 till 98% respektive från 250 till 350 slag per minut, respektive, som kan variera beroende på vilken typ av narkosmedel som används. Syremättnad och hjärtfrekvens är båda påverkade av anestesidjup, lungvolym och ventilationshastighet. Ventilation volym och hastighet kan behövanoga balanseras för att upprätthålla tillräckliga end-tidal CO2 nivåer och tillräcklig syremättnad.
- En ytspole behövs för Bold fMRI förvärvet. Placera ytspolen så nära ytan av huvudet som möjligt. När fäst placerar tandkräm på ytan av huvudet på cementlock för att minska mottagligheten artefakter nära hjärnans yta Obs. Vi använder en hemmagjord transceiver ytspole med en inre diameter av ca 1,6 cm, även om större ytspolar kan vara användas för att optimera BOLD respons i djupare subkortikala regioner.
- Anslut stimulerande elektrod till en programmerbar elektrisk stimulator systemet Anmärkning:. Vi använder en skräddarsydd programmerbara TTL utlösande systemet anslutet till en bipolär stimulator för att leverera elektriska pulser synkroniserade till RF excite från MR.
- För sedering och förlamning under fMRI datainsamling, använda en cocktail av dexmedetomidin (0,1mg / kg / timme, ip) och pankuronium (1 mg / kg / timme, ip), i kombination med låg dos isofluran på 0,5% för att förhindra epileptisk aktivitet 2. För läkemedel infusionen måste en MR-kompatibel sprutpump användas om pumpen skall placeras i det magnetiska miljön. Alternativt kan en icke kompatibla pump placeras utanför det magnetiska miljön, förutsatt att förlängd kateter slang används.
3. fMRI Data Förvärv
Det tredje steget är fMRI förvärv, inklusive positionering, mellanlägg, anatomiska skannar, och funktionella genomsökningar. Ett 9,4 Tesla-system med en hemmagjord yta spole används här, även om denna teknik kan anpassas till andra high-fältsystem och kommersiellt gjort MRI spolar.
- Sätt i råtta i skannern och placering i mitten av magneten. Använd en tre-plans spana bilden för att exakt centrera råtta inuti magneten med avseende på hjärnregioner av intresse, och FASTMAP mellanlägg för att homogenissera det magnetiska fältet vid de områden av intresse.
- Använd en sagittal T2-viktade RARE sekvens (FOV, 2,56 x 2,56 cm 2, matrisstorlek, 256 x 256, skivtjocklek, 1,5 mm, TR / TE, 1500/11 ms, SÄLLSYNT Factor, 8, Flip Vinkel, 180 °) för att hitta platsen för den främre commissure, och rikta in de efterföljande bilderna till den här platsen. Passa åtta-slice enkelskott GE-EPI skanningar (FOV, 2,56 x 2,56 cm 2, matrisstorlek, 96 x 96, rekonstrueras till 128 x 128, slice tjocklek, 1mm, TR / TE, 1000/14 ms) på denna punkt med frontal orientering.
- För funktionella skanningar, använd 70 på varandra följande EPI skannar med 1 sekund tidsupplösning synkroniseras till stimulering utgång, inställd på 20 sek vila, 10 sek stimulans, följt av 40 sek vila. Låt det gå minst 90 sekunder mellan skanningar för att möjliggöra neurovaskulära återhämtning. Förvärva flera upprepade skanningar varje stimulans parameter för att förbättra signal-till-brus-förhållande som genomsnittet. Använd en rad dummy skanningar (normalt 4-8) Omedelbart före scanning för brusreducering. Kontrollera BOLD svar vid tiden för bildförvärv för att säkerställa framgång av experimentet med användning av den metod som beskrivs i avsnitt 4, även medelvärdes coregistration och skalle-avdrivning kan hoppas över i denna inställning.
- Efter funktionell skanningen är klar, använd en T2-viktad SÄLLSYNT spinn-eko sekvens (FOV, 2,56 x 2,56 cm 2, matrisstorlek, 256 x 256, skivtjocklek, 1 mm, TR / TE, 2500/33 ms, medelvärden, 8 ) för att mäta den anatomiska positionen hos elektroden in vivo. Skaffa flera koronala och sagittala sektioner för att mäta spetsen på elektroden artefakt längs anteriort / posteriort, mediala / laterala och dorsala / ventrala axeln och bekräfta elektrodplacering. Högupplöst magnetresonans mikroskopi (FOV, 1.8 x 1,28 cm, matrisstorlek, 360 x 256, slice tjocklek, 0,5 mm, TR / TE, 2500/12.6 ms, SÄLLSYNT faktor, 8, genomsnitt, 280) kan användas för att undersöka exakt placering av elektrodorganen efter avlägsnande med avseendetill närliggande neuroanatomiska strukturer och bekräfta riktigheten av elektrodplacering 3.
4. fMRI databehandling och analys
Det fjärde steget är bearbetning och analys av fMRI data, inklusive generering av svars kartor och beräkning av procent BOLD signaländring. Anpassade program som körs i en datormiljö (t.ex. MATLAB) eller kommersiella fMRI programvaruverktyg (t ex. SPM, FSL, eller AFNI) användas.
- Börja med bild coregistration och utjämning av data först inom individer genom frekvens, följt av över-ämne Anm. Detta åstadkommer vi med hjälp av SPM koder.
- Utför skallen strippa för att avlägsna nonbrain vävnad med hjälp av manuellt definierad region av intresse (ROI) med signaltröskeleffekt. Automatiska skalle strippningsalgoritmer kan användas.
- Samla respons kartor genom att beräkna korrelationskoefficienten för förhållandet mellan BOLD response över tid och stimulans paradigm för varje voxel. Att skjuta de paradigm flera sekunder att ta hänsyn till förseningar i hemodynamiska svaret kan vara nödvändigt. Ställ signifikant nivå vid P <0,05 efter Bonferroni korrektion. Andra statistiska metoder kan användas. Korrigering för multipla jämförelser med hjälp av Random fältteori eller korrigering klusternivå som bygger på Gauss Random Field kan utföras i stället för Bonferroni korrektion för känsligare analys 4 Anm. Den hemodynamiska fördröjningen kan variera beroende på hjärnregioner riktade, använde farmakologiska medel, och fysiologiska parametrar. Det är viktigt att kontrollera dessa parametrar för att undvika variabilitet inom individer och mellan-ämnen.
- Kvantifiera BOLD svaret genom att definiera en ROI för att extrahera tidskursuppgifter. Medelvärdet signalförändring procent i alla voxlar inom samma anatomiska struktur. Voxel-kloka analys med hjälp av General Linear Model kan också användas 5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Representativa funktionella data förvärvades i enlighet med ovanstående protokoll i en enda råtta med en stimulerande elektrod implanterad till subthalamic nucleus på den högra sidan. En illustration av väsentlig setup för DBS fMRI bild förvärv ges i figur 1. Stimulering anbringades i överensstämmelse med ovanstående protokoll, med en amplitud på 0,3 mA, frekvens på 130 Hz och pulsbredd på 0,09 ms. Robust aktivering av ipsilateral motor cortex har konsekvent visualiseras med detta protokoll med nucleus subthalamicus som stimuleringsmålet. Med en fyrkantsvåg stimulering mönster skulle BOLD signal förväntas moduleras i förhållande till baslinjen (ingen stimulering skick) med ett tidsförlopp korrelerad till stimuleringsperioden. Här positiva BOLD responser observeras i den förväntade hjärnregion (Figur 2) och med en ON / OFF-mönster väl korrelerad till stimulering paradigm, med hänsyn till en kort hemodynamiska fördröjning (Figur 3). Från kartan (Figur 2), får ett överlagrat neuroanatomical atlas 1 användas för att definiera exakta områden av intresse att jämföra BOLD effekten på enskilda områden i hjärnan. För STN DBS den BOLD svaret på motor cortex visas i figur 3, även om områden av intresse kan placeras i någon hjärnområde. Dessa svar kan sedan genomsnitt mellan skanningar och sedan mellan ämnen för att identifiera områden i hjärnan som producerar ett konsekvent svar på stimulering. Inriktning av andra neuroanatomiska strukturer kan ge olika svarsmönster än de som visas i detta experiment. Dessutom kan även en liten grad av felaktighet i elektrodplacering ge stora skillnader i svar, som kan skillnader i elektrodtyper och elektrisk stimulering parametrarna 3.
/ Ftp_upload/51271/51271fig1highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/51271/51271fig1.jpg "/>
Figur 1. Schema för grundläggande fMRI-konfiguration med ytan spole, elektrodposition och stimulator synkronisering.
Figur 2. Representativa EPI bilder märkta med korrelationskoefficienter från ett enda djur, med bakre till främre skivor som visas från vänster till höger. Färgindikator visar korrelationskoefficienter vid varje voxel.
Figur 3. Typisk% BOLD över tiden från ett enda djur medelvärde över flera skanningarsamma stimuleringsparametrar: 0,3 mA, 130 Hz, 0,09 ms pulsbredd gul stapel visar tid då stimulering applicerades på nucleus subthalamicus.. ROI var inom motor cortex Anm. Dessa stimuleringsparametrar är inom standardsortimentet för DBS i STN, men kan behöva modifieras för alternativa stimulans webbplatser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Samtidig DBS och fMRI representerar en lovande experimentell verktygslåda för identifiering och karakterisering av globala lösningar nedströms till neural krets stimulering, in vivo. Den stora fördelen med denna teknik jämfört med andra tillgängliga verktyg, såsom elektrofysiologiska inspelningar, ligger i den relativt opartisk natur fMRI, där kan undersökas för lyhördhet för DBS vara ett stort och varierat område av hjärnvävnad vid varje mål. Även om den beskrivna protokollet är specifikt för DBS-fMRI i råtta, neuroradiologiska av DBS svar har också med framgång genomförts i andra modellorganismer, inklusive svin 6.
Det kanske mest uppenbara ansökan om denna teknik är modellering av DBS som tillämpas terapeutiskt för vissa neurologiska och psykiatriska sjukdomar, dvs. Parkinsons sjukdom 7-9. Hos patienter med Parkinsons sjukdom, högfrekvent stimulering vid antingen subthalamic kärnan (STN) eller interna globus pallidus (GPI) är effektiv för att lindra många motoriska symtom 10. Högfrekventa DBS vid någon av dessa mål ger betydande aktivering inom både kanoniska motor och limbiska område s6. Karakteriseringen av dessa rumsligt dynamiska fMRI svar, då kompletteras med beteendeanalys, kan bidra till att identifiera terapeutiska DBS-kretsar. De slutsatser som dras av sådana studier bör lätt översätta till kliniken, speciellt för förfining av DBS på befintliga mål och utvidgning av DBS till nya mål för olika sjukdomar och störningar.
Allmänna begränsningar av fMRI har utför omdömet annat håll 11, även om flera särskilda begränsningar är särskilt relevant för DBS-fMRI. DBS kan resultera i temporärt dynamiska förändringar i cellulär aktivitet 12 som kanske inte lösts med fMRI. För experiment som kräver finare tidsupplösning än kan idag erbjudas av fMRI ensam, föreslår vi elektrofysiologiska inspelningar som kan förvärvas i samband med fMRI 13-15. Ytterligare en fråga gäller de komplexa BOLD reaktioner observerats som svar på neural aktivitet 16-21. fMRI möjliggör detektion av områden som moduleras av DBS, men försiktighet bör iakttas vid sluta sig riktningen av denna modulering baserad på fMRI uppgifterna ensam. Tillämpningen av flera fMRI modaliteter (t.ex. BOLD, cerebralt blodflöde, cerebral blodvolym, funktionell uppkoppling, och mangan-förstärkt MRI) samt elektrofysiologiska och histologiska data, bör stärka sådana slutsatser.
Många av de uppgifter som anges i detta protokoll kan lätt antas för alternativa stimuleringsmetoder, inklusive optogenetic inriktning 22. För optogenetic experiment, kan en laser förare integreras med stimulering programvara för att få TTL utlösning av laser pulser. För dessa experiment, är det viktigt att använda en patch-kabel med lämplig längd, så att den optiska fibern kan kopplas till en laserdrivenhet som befinner sig utanför skannerrummet. Opto-fMRI möjliggör detektion av neurovaskulära förändringar som selektiv modulering av aktivitet inom genetiskt definierade cellpopulationer, medan elektriska DBS-fMRI svar inte enkelt kan hänföras till rekrytering av vissa kretsar. Ändå är elektriska DBS sannolikt större translationell värde för att studera terapeutiska DBS, som enbart bygger på elektrisk stimulering i patientpopulationer.
Oro för säkerhet och lokal vävnadsskada är viktiga överväganden för neuroimaging med samtidig DBS i både kliniska och djur forskningsmiljöer, och har diskuterats utförligt på annat håll (Carmichael 23,24). Medan många MRI sekvenser har potential att orsaka betydande uppvärmning och vävnadsskada, parametrar stimuleringen ennd skannings sekvenser i detta protokoll är utformade för att minimera dessa faktorer, särskilt längden på varje skannings sekvens mellan viloperioder. Som sådan, svar på stimulering efter dussintals skanningar är genomgående hållbara i pilotstudier, och inga tecken på lokal vävnadsskada syns på obduktion imaging, som bekräftar att detta protokoll är säker när det gäller aktuell leverans och MR-kompatibilitet elektroden som används .
Flexibiliteten i den beskrivna DBS-fMRI förfarande, i kombination med den rikedom av information om regionala moduleringsprofiler som svar på DBS, gör denna procedur idealisk för en mängd olika tillämpningar inom system-nivå neurovetenskap.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har ingenting att lämna ut.
Acknowledgments
Vi tackar Shaili Jha och Heather Decot för hjälp med filmning.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Isoflurane (Forane) | Baxter | 1001936060 | |
| Dexmedetomidine (Dexdomitor) | Pfizer | 145108-58-3 | |
| Pancuronium Bromide | Selleckchem | S2497 | |
| 9.4 T Small Animal MRI | Bruker | BioSpec System with BGA-9S gradient | |
| Sterotactic Frame | Kopf | Model 962 | |
| Small Animal Ventilator | CWE, Inc. | 12-02100 | Model SAR-830 |
| Dental Cement | A-M Systems | 525000 | Teets Cold Curing |
| MouseOx Plus System | STARR Life Science Corp. | ||
| Capnometer | Surgivet, Smith Medical | V9004 Series | |
| Stimulus Isolator | World Precision Instruments | Model A365 | |
| MR-compatible Brass Screws | McMaster Carr | 94070A031 | 0-80 thread size, 1/4 in. Can be cut to desired length. |
| Tungsten Wire | California Fine Wire Company | 100211 | Used to construct MR-compatible stimulating microelectrode |
| Syringe Pump | Harvard Appartus | Model PHD 2000 (not MRI-compatible) |
References
- Paxinos, G., Watson, C. The rat brain in stereotaxic coordinates, 5th edition. , Academic Press. (2004).
- Fukuda, M., Vazquez, A. L., Zong, X., Kim, S. G. Effects of the alpha(2)-adrenergic receptor agonist dexmedetomidine on neural, vascular and BOLD fMRI responses in the somatosensory cortex. Eur. J. Neurosci. 37 (2), 80-95 (2013).
- Lai, H. Y., Younce, J. R., Albaugh, D. L., Kao, Y. C., Shih, Y. Y. Functional MRI reveals frequency-dependent responses during deep brain stimulation at the subthalamic nucleus or internal globus pallidus. NeuroImage. In press, (2013).
- Frackowiak, R. S. J., et al. Human Brain Function. , (2004).
- Poline, J. B., Brett, M. The general linear model and fMRI: does love last forever. NeuroImage. 62, 871-880 (2012).
- Min, H. K., et al. Deep brain stimulation induces BOLD activation in motor and non-motor networks: an fMRI comparison study of STN and EN/GPi DBS in large animals. NeuroImage. 63, 1408-1420 (2012).
- Lozano, A. M., Lipsman, N. Probing and Regulating Dysfunctional Circuits Using Deep Brain Stimulation. Neuron. 77, 406-424 (2013).
- DeLong, M., Wichmann, T. Deep brain stimulation for movement and other neurologic disorders. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1265, 1-8 (2012).
- Goodman, W. K., Alterman, R. L. Deep brain stimulation for intractable psychiatric disorders. Ann. Rev. Med. 63, 511-524 (2012).
- Pizzolato, G., Mandat, T. Deep brain stimulation for movement disorders. Front. Integr. Neurosci. 6, 2 (2012).
- Logothetis, N. K. What we can do and what we cannot do with fMRI. Nature. 453, 869-878 (2008).
- Li, Q., et al. Therapeutic deep brain stimulation in Parkinsonian rats directly influences motor cortex. Neuron. 76, 1030-1041 (2012).
- Pan, W., Thompson, G., Magnuson, M., Majeed, W., Jaeger, D., Keilholz, S. Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent. (42), (2010).
- Huttunen, J. K., Grohn, O., Penttonen, M. Coupling between simultaneously recorded BOLD response and neuronal activity in the rat somatosensory cortex. NeuroImage. 39, 775-785 (2008).
- 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).
- Shih, Y. Y., et al. A new scenario for negative functional magnetic resonance imaging signals: endogenous neurotransmission. J. Neurosci. 29, 3036-3044 (2009).
- Shih, Y. Y., Wey, H. Y., De La Garza, B. H., Duong, T. Q. Striatal and cortical BOLD, blood flow, blood volume, oxygen consumption, and glucose consumption changes in noxious forepaw electrical stimulation. J. Cereb. Blood Flow Metab. 31, 832-841 (2011).
- Shmuel, A., Augath, M., Oeltermann, A., Logothetis, N. K. Negative functional MRI response correlates with decreases in neuronal activity in monkey visual area V1. Nat. Neurosci. 9, 569-577 (2006).
- Schridde, U., et al. Negative BOLD with large increases in neuronal activity. Cereb. Cortex. 18, 1814-1827 (2008).
- Shmuel, A., et al. Sustained negative BOLD, blood flow and oxygen consumption response and its coupling to the positive response in the human brain. Neuron. 36, 1195-1210 (2002).
- Harel, N., Lee, S. -P., Nagaoka, T., Kim, D. -S., Kim, S. -G. Origin of negative blood oxygenation level–dependent fMRI signals. J. Cereb. Blood Flow Metab. 22, 908-917 (2002).
- Lee, J. H., et al. Global and local fMRI signals driven by neurons defined optogenetically by type and wiring. Nature. 465, 788-792 (2010).
- Carmichael, D. W., et al. Functional MRI with active, fully implanted, deep brain stimulation systems: safety and experimental confounds. NeuroImage. 37, 508-517 (2007).
- Tagliati, M., et al. Safety of MRI in patients with implanted deep brain stimulation devices. NeuroImage. 47 Suppl 2, 53-57 (2009).
