Bıyık Stimülasyonu Sırasında Sıçan Fıçı Korteksinin Fonksiyonel Manyetik Rezonans Spektroskopisi

Özet

Kaynak: Blanc, J., et al. Bıyık aktivasyonu sırasında sıçan fıçı korteksinde 7 T'de fonksiyonel manyetik rezonans spektroskopisi. J. Vis. Uzm. (2019)

Bu video, bıyık stimülasyonu sırasında fonksiyonel manyetik rezonans spektroskopisi kullanılarak sıçan fıçı korteksindeki metabolik değişiklikleri analiz etme yöntemini göstermektedir. Temel metabolit spektrumları, varil korteksindeki laktat artışını tespit etmek için uyarılmış spektrumlarla karşılaştırılır ve başarılı nöronal aktivasyonu doğrular.

Protokol

Hayvan modellerini içeren tüm prosedürler, yerel kurumsal hayvan bakım komitesi ve JoVE veteriner inceleme kurulu tarafından gözden geçirilmiştir.

1. Kan Oksijen Seviyesine Bağlı Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (BOLD fMRI) Edinimi

1. Sıçan beynini dik konumda olacak şekilde yerleştirin ve korumak için kulak çubuklarını kullanın. Hacim dizisi bobinini farenin kafasının üzerine yerleştirin (Şekil 1A) ve bant kullanarak sabitleyin. Hava üfleme sistemi açıldığında yelkenin doğru hareket ettiğini (ön-arka hareket, dönme yok ve yelken sürtünmesi yok) kontrol edin; ardından kapatın.
2. Yatağı ve bobini mıknatısın ortasına yerleştirin. Hava üfleme sistemi AÇIK durumdayken, yatak mıknatısın içindeyken yelkenin hala doğru hareket ettiğini kontrol edin; ardından kapatın. Tamamen izoflurandan medetomidine geçin (perfüzyon hızı: 20 μL / dak).
3. Bir lokalizasyon dizisi kullanarak sıçanın iyi bir şekilde yerleştirilip yerleştirilmediğini kontrol edin (yankı süresi, TE = 2,5 ms; tekrarlama süresi, TR = 100 ms; ortalama = 1; tekrarlama = 1; dilim = 1 mm; görüntü boyutu = 256 x 256; görüş alanı (FOV) = 50 x 50 mm; tarama süresi = 12 s 800 ms). Yerelleştirici sırası sekmesini Talimat adına sürükleyin ve Devam'a tıklayın.
4. T2_Star_FID_EPI (T2* ağırlıklı serbest indüksiyon bozunumu yankı düzlemsel görüntüleme) dizisi sekmesini Talimat adına sürükleyin, FOV'u beynin ortasına ortalayın ve düzenlenen tarama talimatını açmak için Ayarlama platformu sekmesine tıklayın. Bir B0 haritası kaydedin ve bir tarama şimine ilerleyin.
   NOT: Manyetik alan homojenliği (B0) haritası için aşağıdaki parametreleri kullanın: ilk yankı süresi = 1,65 ms; TR = 20 ms, ortalama = 1; çevirme açısı = 30°; yankı aralığı = 3.805 ms; dilim = 58 mm; görüntü boyutu = 64 x 64 x 64; Görüş Açısı = 58 x 58 x 58 mm; Tarama süresi = 1 m 24 s 920 ms. Tarama şimi için aşağıdaki parametreleri kullanın: voksel seçici uyarma = uyarılmış yankı edinme modu (STEAM) Gauss nabzı; TE = 5 ms; karıştırma süresi = 10 ms; edinme süresi = 204.8 ms; bant genişliği = 10.000 Hz; Bekleme süresi = 50 μs).
5. T2 Star_FID_EPI dizisini başlatın (TE = 16.096 ms; TR = 500 ms; ortalama = 1; tekrar = 600; dilim = 1 mm; dört ardışık dilim; görüntü boyutu = 128 x 128; Görüş Açısı = 20 x 20 mm; bant genişliği = 333.333,3 Hz; tarama süresi = 5 dk 00 s).
   NOT: Transistör-transistör mantığı (TTL) bağlantı noktası nedeniyle, harici bir tetikleme sinyali aynı anda hava üfleme sistemini başlatacaktır. Paradigma = [20 sn etkinleştirme + 10 sn dinlenme] x 10, 600 taramanın toplam süresi için, tarama başına 500 ms. Dilimler, namlu alanı alanının ortasında ortalanır.
6. İlki ile karşılaştırmak için başka bir lokalizasyon dizisi (adım 5.3'te açıklananla aynı) elde edin ve sıçanın T2_Star_FID_EPI dizisi sırasında hareket edip etmediğini kontrol edin.
7. Yatağı başlangıç konumuna getirin, hacim dizisi bobinini çıkarın ve yüzey bobinini bağlayın.

2. BOLD İşleme

1. : T2 Star_FID_EPI dosyasını açın ve T2 Star_FID_EPI görüntüsünü Image Display'de okuyun. İşlevsel denetleyicinin FunController adlı başlangıç penceresini açın.
2. Bu İşleme sekmesinde, işlevsel görüntüleme penceresini seçin ve stimülasyon protokolünü tanımlayın (kullanılan paradigmaya karşılık gelen Açma/Kapama dönemlerinin süresi ve değişimi).
3. Protokol penceresini (600 çerçeveli veri kümesi) seçin ve Açık Dönem sekmesine 40 değerini ve Kapalı Dönem sekmesine 20 değerini girin. İlişkilendirmeyi Ters Çevir sekmesine tıklayın ve 1 değerini seçmek için Stimülasyon Durumları kaydırıcısını sola sürükleyin.
4. Ön işleme penceresinde, ön işleme için düzlemdeki Medyan filtresine ve son işleme için Medyan filtresine (2D, 3D) tıklayın.
5. Yürüt sekmesine tıklayın ve bindirme arama tablosunu ayarlamak için imleçleri sürükleyin. Aktive edilmiş beyin bölgesini görselleştirin (Şekil 1B).

3. Proton Manyetik Rezonans Spektroskopisi (1H-MRS) Edinimleri

1. Yüzey bobinini doğru şekilde konumlandırmak için sıçan kafasının konumunu değiştirin. Kafayı (saat yönünde yaklaşık 30°) döndürün, böylece yüzey bobini (Şekil 1A) yatay olarak sol namlu korteksinin hemen üzerine yerleştirilebilir ve mıknatısın içindeyken mıknatıs merkezinde bulunur.
2. Yüzey bobinini yerleştirin, bant kullanarak sıçan beynine sabitleyin (Şekil 2B) ve hava üfleme sistemi açıldığında yelkenin doğru hareket ettiğini (ön-arka hareket, dönüş yok ve yelkenin sürtünmesi yok) kontrol edin; ardından, ana şalterden kapatın.
3. Hava üfleme sistemi AÇIK durumdayken, yatak mıknatısın içindeyken yelkenin doğru hareket edip etmediğini kontrol edin. Ardından, kapatın.
4. Bir lokalizasyon dizisi kullanarak farenin doğru şekilde konumlandırıldığını kontrol edin. Parametreleri aşağıdaki gibi ayarlayın: TE = 2,5 ms; TR = 100 ms; ortalama = 1; tekrarlama = 1; dilim = 1 mm; görüntü boyutu = 256 x 256; Görüş Açısı = 50 x 50 mm; tarama süresi = 12 sn 800 ms.
   1. Yerelleştirici sırası sekmesini Talimat adı penceresine sürükleyin ve tarama programını çalıştırmak için Devam sekmesine tıklayın.
5. Beyin lokalizasyonu doğru olduğunda, Talimat adı penceresindeki T2 ağırlıklı turbo hızlı alım ile gevşeme geliştirme (T2_TurboRARE) dizisi sekmesini sürükleyin ve tarama programını çalıştırmak için Devam'a tıklayın. Bu anatomik görüntüler, önceki BOLD fMRI edinimi ile birlikte, MRS için birincil somatosensoriyel varil alanında veya S1BF'de vokselin doğru lokalizasyonuna izin verecektir.
   NOT: T2_TurboRARE parametreleri 14 dilim, dilim başına 2 mm, FOV = 2,5 x 2,5 cm, TE = 100 ms, TR = 5.000 ms, matris = 128 x 128, Sıra süresi = 2 dk 40 sn.
6. Adyabatik seçici yeniden odaklama (LASER) dizisi sekmesiyle yerelleştirmeyi Talimat adı penceresine sürükleyin ve vokseli (2 mm yüksekliğinde, 2.5 mm uzunluğunda, 3 mm derinliğinde) S1BF alanının ortasına yerleştirin.
   1. T2 görüntülerinde bölgeyi lokalize etmek için bir sıçan beyin atlası ve BOLD fMRI geliştirmesi kullanın (Şekil 3). Düzenlenen tarama talimatlarını açmak için Ayarlama platformu sekmesine tıklayın. Yalpalama sekmesine tıklayın ve ayarlamak için alma bobininin empedansını (elektronik yükleme) hafifçe değiştirin. Talimat düzenleyiciyi kapatmak ve düzenlenen talimattaki değişiklikleri uygulamak için ayarlama bittiğinde Uygula sekmesine tıklayın.
7. Bir B0 haritası kaydedin ve altlığı taramaya devam edin ve ardından yerel bir dolgu gerçekleştirin.
   NOT: B0 haritası için aşağıdaki parametreleri kullanın: ilk yankı süresi = 1,65 ms; TR = 20 ms, ortalama = 1; çevirme açısı = 30°; yankı aralığı = 3.805 ms; dilim = 58 mm; görüntü boyutu = 64 x 64 x 64; Görüş Açısı = 58 x 58 x 58 mm; Tarama süresi = 1 m 24 s 920 ms. Tarama şimi için aşağıdaki parametreleri kullanın: voksel seçici uyarma, STEAM Gauss nabzı; TE = 5 ms; karıştırma süresi = 10 ms; edinme süresi = 204.8 ms; bant genişliği = 10.000 Hz; Bekleme süresi = 50 μs. Yerel dolgu için aşağıdaki parametreleri kullanın: su bastırma, değişken güç ve optimize edilmiş gevşeme (VAPOR) edinme süresi = 1.363,15 ms; puan = 4.096; Hz cinsinden bant genişliği = 3.004,81 Hz; ppm cinsinden bant genişliği (milyonda parça) = 10 ppm; bekleme süresi = 166.40 μs; spektral çözünürlük = 0.37 Hz/nokta. LAZER parametreleri şunlardır: yankı süresi = 19.26 ms; TR = 2.500 ms; ortalamalar = 128 veya 32; tarama süresi = 5 dk 20 sn veya 1 dk 20 sn; Edinme puanı = 4.096.
8. 1H-MRS gerçekleştirin.
   1. Dinlenme döneminde önce 1H-MRS alımını başlatın (4 x 32 LAZER taraması + 128 LAZER taraması; tarama başına 2.500 ms).
   2. İlk kaydedilen ile karşılaştırmak için başka bir lokalizasyon dizisi (adım 5.3'te tarif edilenle aynı) elde edin ve sıçanın LASER edinimi sırasında hareket etmediğinden emin olun.
   3. Hava üfleme sistemi AÇIK (paradigma = 20 s aktivasyon ve 10 s dinlenme) ile LASER dizisini (4 x 32 LAZER taraması + 128 LAZER taraması; tarama başına 2.500 ms) kullanarak bıyık aktivasyonu sırasında 1H-MRS gerçekleştirin.
   4. Bir kez daha, sıçanın hareket edip etmediğini kontrol etmek için bir lokalizasyon dizisi gerçekleştirin.
      NOT: Tarama sayısı ve dinlenme/aktif periyotlar uyarlanabilir ve değiştirilebilir, ancak her zaman düzenli olarak bir lokalizasyon dizisi gerçekleştirerek sıçanın hareket etmediğinden emin olun.

Sonuçlar

Şekil 1: BOLD fMRI. (A) Hacim dizisi bobin yerleşimi. Sıçan kafası yatay konumdadır ve kulak çubukları tarafından engellenir. Yelkenin serbestçe hareket ettiğini ve bobin veya MRI yatağı tarafından engellenmediğini kontrol edin. ...

Malzemeler