Name: Ultrasonik Kan-beyin bariyeri bozulması ve Manganez kontrastlı MRG kullanma İşlevsel beyin görüntüleme (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-07-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: Öğrenin, ultrason ve mikrobaloncuklarla kan-beyin bariyerini açarak farelerde fonksiyonel beyin görüntüleme yapmayı. Mangan kontrastlı MRG ile nöron aktivitesini haritalayın.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Tüm çalışmalar Vivo Mikroskopi olarak için Duke Center, NIH / NIBIB yapıldı Ulusal Biyomedikal Teknoloji Kaynak Merkezi (P41 EB015897) ve NCI Küçük Hayvan Görüntüleme Kaynak Programı (U24 CA092656). Ek destek NSF Yüksek Lisans Araştırma Bursu (2003014921) temin edildi.

1. Ultrason Sistemi kurma ve kalibre <ol><li> Ultrason sistemi 2 MHz aralığında farenin beyin ve merkezi frekans kapsayacak kadar geniş bir çapa sahip tek bir eleman ultrason probu ile başlar. Transdüser ultrason darbe dizisi üreten bir sinyal jeneratörüne bağlı olan bir 50 dB-güç amplifikatörü tarafından tahrik edilir. </li><li> Ultrason sisteminin akustik basınç kalibre edilmesi, sonuçta meydana gelen akustik basınç uygulanan gerilim ilişkili bir hidrofon kullanabilir. Hidrofon üzerinde bir su tankına transdüktör yerleştirin. Dönüştürücü basit bir darbe (örneğin, 10 Hz darbe tekrarlama frekansı ile transdüserin frekansta 10 döngüsü sinüzoidin) uygulayın. Transdüserin doğal odak (bizim 13 mm çapında 2.15 MHz transduser için yaklaşık 60 mm) ultrason demetinin merkezinde olmalıdır pik yanıtı bulmak için, 3-eksenli çeviri aşamasında kullanın. </li><li> Çaldı üzerinde çeşitli ölçümler olunSistemin doğrusallık doğrulamak için girdi voltajı e (örn., 50-400 mV s). Giriş gerilimi ve akustik basıncı arasındaki ilişkiyi tahmin etmek için basit lineer regresyon kullanın. Bizim sistemde, 258 ve 167 mV pp giriş gerilimleri 0.52 ve 0.36 MPa pik negatif akustik baskılara karşılık geldi. </li><li> Program sinyal jeneratörü 50000 patlama başına döngü ve 64 ms bir patlama dönemi ile transdüser frekansta sinüzoidal darbe patlamaları oluşan bir ultrason darbe dizisi üretmek için. Kalibrasyon ölçümleri dayanarak, dönüştürücü doğal odak merkezinde 0.36 MPa pik negatif akustik basınçları oluşturmak için darbe genlik ayarlayın. </li></ol> 2. Reaktifler hazırlayın <ol><li> 100 mM (300 mOsm) ve filtre sterilize bir konsantrasyonda steril suda manganez klorid tetrahidrat (MnCl 2 · 4H 2 O) içinde çözülür. </li><li> &quot;Activatin tarafından Perflutren Lipid mikroküreler üreting &quot;45 s için üretici tarafından sağlanan karıştırıcı içinde flakon. deneylerin bir gün için tek bir şişe günün başlangıcında bir kez aktif ve günün geri kalanı için reaktivasyonu olmadan kullanılabilir. </li><li> Mikroküre uygulamadan hemen önce mikroküreler tekrar süspansiyon için 1 dakika elle flakon çalkalayın. Bu kalan kabarcıkların alçaltır olarak tüpten kabarcıkların Geri çekerken, flakon içine oda hava enjekte etmemektedir. Günün son kullanıma kadar flakon dışarı bırakın ve sonra buzdolabında saklayın. Bu şekilde sürdürdü, tek bir şişe birkaç gün sürebilir. Önceki sonraki günlerde ilk kullanımdan, karıştırıcı saklı flakon yeniden etkinleştirin. </li></ol> 3. Hayvan Hazırlık <ol><li> Burun konisi tarafından teslim, izofluran ile hayvanları uyutmak. Burun konisi aparat aynı konumda her zaman hassas ve güvenilir hayvanın başını düzeltmek için dizayn edilmelidir. Bizim cihaz 15 th kafa tutare Paxinos beyin atlası 16 kullanılan &quot;kafatası-düz&quot; pozisyonu (yani, dorsal kafatası yüzeyi yatay). 85 ve 125 nefesleri dakika başına arasında bir solunum hızı korumak için anestezik titre edilir. Isı lambası veya hava üflemeli kullanarak vücut ısısını korumak. Yağ ile gözleri koruyun. </li><li> Elektrikli bir düzeltici kullanarak fare derisi saç çıkarın. </li><li> Bir kuyruk ven kateter ve intraperitoneal (IP) kateter yerleştirin. Sağkalım çalışmalar için, uygun steril tekniği kullanmak emin olun; Bu yazı için videomuzda IP kateter yerleştirilmesi sadece sivil hayatta deneyler için uygundur. </li><li> Nöronal stimülasyon deney için gerekli olan tüm ek hazırlıkları yapmak. Namlu alan korteksin burun kılı stimülasyon haritalama için, tahriş folikül veya çevresindeki deri olmadan mümkün olduğunca yakın deri yüzeyine burun kılı kesmek için bir mikroskop ve mikrocerrahi makas kullanın. </li><li> Yerleştirin ultrason jelisaçlı deri ve sonra baş üstüne ince bir plastik levha (örneğin, 7.6 mikron çöp çöp torbası) tarafından bulunan düşük bir su sütunu. Ultrason jeli içinde sıkışıp olsun hava kabarcığı dışarı itmek için bir pamuk uçlu çubuk ile su sütunu ile ulaşın. Fareyi doğrudan beyin üstü su sütununda doğal odak mesafesi (58 mm) ve ultrason probu yerleştirin ve herhangi bir hava kabarcığı kaldırmak için bir parmak ucu ile transdüser silin. </li></ol> 4. Mikrobaloncuklar ve Ultra Sound (BOMUS) ile kan-beyin bariyeri Açılış <ol><li> 0,5 mmol / kg IP dozunda manganez çözeltinin bir intraperitonal enjeksiyon verir. Manganez akmaya ve (Şekil 1) dağıtmak için izin 10 dakika beklemez yani periton kateteri kap. </li><li> BBB açmak için kuyruk damarından kateter ile Perflutren Lipid mikroküreler (aktive DEFINITY) 30 uL yönetmek ve aynı anda, ultrason darbe dizisi başlatabilir. C3 dakika boyunca insonification ontinue. </li></ol> 5.. Nöronal Stimülasyon <ol><li> Mn 2 beyin düzeyleri için yaklaşık 40 dakika bekleyin + sinirsel uyarılma başlamadan önce stabilize etmek. Bu şekilde, Mn 2 nedeniyle donanımın dramatik bir baz bbb boyunca + difüzyon uyarılması sonucu ince bir ayırıcı geliştirme ayırt edilebilir. Daha sonra, seçtiğiniz paradigma (Şekil 1) ile stimülasyon başlar. </li><li> Burun kılı uyarılması için, izofluran kapatın ve burun konisi kaldırın. Deriye yaklaşık 2-5 mm uzaklıkta burun kılı dizi boyunca dairesel bir hareket (1-5 Hz) elle yumuşak bir sanatçının fırça taşıyın. 90 dakika süre ile uyarılması devam etmektedir. Manganez hayvan sınırsız stimülasyon sağlayan bir sakinleştirici etkisi vardır. Hayvan huzursuz olursa, yaklaşık 15 saniye süreyle burun konisi ile izofluran% 5 yönetmek. </li></ol> 6. Magnetic Rezonans Görüntüleme <ol><li> Stimülasyon sonra, burun konisi ile anestezi devam. Vücut ısısını korumak ve 85-125 nefesleri dakika başına bir solunum hızı için izofluran düzeyini titre devam edin. </li><li> Bir MR bobin fare yerleştirin ve MRG sistemine aktarabilirsiniz. Yüksek çözünürlüklü 3D T 1 ağırlıklı MR görüntüleri elde edin. Örneğin, aşağıdaki parametreleri ile eko (SPGR) dizisini hatırlattı 3D spoiled gradient kullanın:; 2 ms eko zaman; 30 derecelik çevirme açısı; 15.63 kHz bant genişliği; 25 ms tekrarlama süresi 20 bakış × 20 × alanı 12 mm, 128 × 128 × 60 matrisi. </li></ol> 7. Image Analysis <ol><li> Görüntü analizi, kullanılan uyarı paradigma özgüdür. Burun kılı stimülasyon deneme için (Şekil 2), uygun bir analiz ortamı içine birkaç hayvanların görüntüleri aktarmak. Diğerleri sol, fl ile motive ederken, bazı hayvanların sağ uyarılmış olsaydıip tüm görüntüleri etkili bir &quot;sol-uyarılmış.&quot; olduğunu bu nedenle bazı Sonra, onun kontralateral unstimulated tarafına her beynin uyarılan tarafı karşılaştırmak için, bir çoğaltılamaz ve sola unstimulated görüntü kümesi oluşturulur yansıtılmış oluşturun. Ortak bir alana tüm görüntüleri kayıt ve daha sonra bir 3 × 3 × 3 piksel Gauss çekirdek onları düzeltmek. </li><li> Böyle MATLAB gibi bir matematiksel analiz çevre, veri verir. İsteğe bağlı olarak, veri setleri alakasız anatomi maskeleyebilir. Venot ark iteratif yöntemi ile görüntülerin yoğunluğu-normalize. 17,18. </li><li> Her beyin unstimulated tarafta karşılık gelen karşı voksel her beyin uyarılmış kenarlarının her voksel karşılaştırmak için bir eşleştirilmiş, tek-yönlü t testi kullanabilir. </li><li> Diferansiyel faaliyet bölgeleri (Şekil 3) tanımlamak için sonuç p-değeri haritasını görüntüleyin. </li></ol> 8. Temsilcisi Sonuçlar Burada sunulan yöntemi iki fonu var<html> amental adımları: Mikrobaloncuklar ve Ultrasound (BOMUS) ile (1) BBB Açılış ve (2) Aktivasyon Bağlı Manganez kontrastlı MRG (AIM MRG). Sonraki aşamanın eski bağlıdır, bunun nedeni başarılı bir şekilde uygulanması BOMUS doğrulamak için önemlidir. T 1-kısalma kontrast madde (örneğin manganez veya gadolinyum bazlı ajan olarak) T beyin dokusunda bir sinyal artışı 1-ağırlıklı görüntüleme sonuçlarının uygulanmasından sonra kan-beyin bariyerinin bozulması beyinleri göre hangi BOMUS içinde (Şekil 4) yapılmadı. Bu hayvanlar arasında oldukça tutarlı olmasına rağmen, bu manganez donanımın dağıtımı, tamamen aynı değildir. Bbb dağıtım deliğine sadece homojen olmayan yansıtır, fakat, aynı zamanda beyin içindeki 19 Mn intrinsik düzgün olmayan bir dağıtımdır. BBB açılış zamansal ve mekansal dinamikleri daha önce 12 tarif edilmiştir. ent &quot;&gt; BOMUS başarıyla uygulanmaktadır edildikten sonra, bir sonraki adım AIM MRG gerçekleştirmek için pek çok deneysel paradigmalar mümkündür;.. Ancak, birçok potansiyel karıştırıcı etkileri, kontrol ve analiz olduğundan dikkatle tasarlanmış olmalıdır Karıştırma etkisi homojen BBB açılması dahil, beyin, Mn difüzyon zamansal dinamiği ve nonspesifik nöronal aktivitedeki Mn homojen olmayan bir birikimi. Bu gösteri de, burun kılı tek taraflı uyarılması nöronal yanıt haritası çizilmiştir. homojen olmayan düzensizlikleri ve Mn akı, her beynin unstimulated tarafı dikkate almak için Dahili bir kontrol olarak kullanılmıştır. hayvanlar arasında değişebilir spesifik olmayan nöronal aktivitenin dikkate almak için, hayvanlar analizi (Şekil 2) arasında sürekli farklı olduğu bölgelerin tanımlanması için istatistiksel test kullanılabilir. sonuçlar, üç boyutlu bir farklılık haritası ve bir edildi , üç boyutlu bir p-haritası değerine (Şekil 3), bölgeler belirtildiği üzere sağ tarafındauyarılmış burun kılı kontralateral yüksek sinyal. Haritanın sol tarafında bölgeleri uyarılmış burun kılı ipsilateral anlamlı derecede yüksek sinyal içinde olduğu belirtilir. P-değeri haritası yanıt stimülasyon yoğun elektrofizyoloji 20,21 ve 2-deoksiglukoz çalışmalarla belgelenmiştir burun kılı için primer duyusal kortekste, varil alanına tekabül uyarılmış burun kılı kontralateral yüksek sinyal geniş bir bölgeyi belirledi. Bu sonuçlar daha kapsamlı bir tartışma daha önce 13 yayımlanmıştır. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig1.jpg" /> Şekil 1. BOMUS ve AIM MRG (Howles ark uyarlanmıştır. 13) ile fonksiyonel beyin görüntüleme için protokol zaman çizelgesi. <img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig2.jpg" /> Bölgeler o belirlenmesi için Şekil 2. Analiz şemasıHer beyin uyarılır ve unstimulated taraf arasındaki f farklı yoğunluk. Onun kontralateral unstimulated tarafına her beynin uyarılan tarafı karşılaştırmak için, çoğaltılamaz ve sola unstimulated görüntü kümesi oluşturulur yansıyor. Bu görüntüler, kayıtlı filtre ve normalize edilir. Son olarak, testinde sol uyarılmış ve sola unstimulated görüntüleri karşılaştırır. Her beyin uyarılmış yan yalnızca aynı beyin unstimulated yan göre, böylece t testi &quot;eşleştirilmiş&quot; edilir. T testi p değeri haritanın diğer tarafında bir unstimulated tarafında daha yüksek sinyal gösterir iken p-değeri haritası bir tarafında, beynin uyarılan tarafında daha yüksek sinyal gösterir ve böylece &quot;tek kuyruklu&quot; dir beyin (Howles ark uyarlanmıştır. 13). <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig3.jpg" /> Şekil 3. Iki farklı pozisyonlarda eksenel 7 hayvanların havuzlanmış analizi sonuçları. T<html> O ilk sütun etkili tüm farelerin sol burun kılı uyarılan vardı, böylece hizalanmış tüm kayıtlı görüntülerin ortalama gösterir. Bu görüntüler, kontralateral hemisferde her voksel göreceli sinyal ortalama yüzde artış gösteren bir renk haritası ile overlaid olarak renk çubuğu ile gösterilir. Uyarılmasına kontralateral hemisferde yüksek sinyal vardı burada görüntünün sağ tarafında renkli bölgeleri göstermektedir. Stimülasyonu ipsilateral hemisferde yüksek sinyal vardı burada görüntünün sol tarafında renkli bölgeleri göstermektedir. İkinci sütun sinyali artışın istatistiksel anlamlılık gösteren p-değeri haritası ile kaplanmış aynı görüntüleri gösterilmektedir. Üçüncü sütun (Howles ark uyarlanmıştır. 13) gölgeli duyusal korteksin varil alanları ile Paxinos stereotaksik atlas 16 karşılık gelen rakamlar üzerine işlenmiş aynı p-değeri haritasını gösterir. / 4055/4055fig4.jpg &quot;/&gt; Şekil 4. + Beyin Mn 2 mekansal dağılımı. Görüntüler (n = 5) ve kontrol (n = 4) farelerin BOMUS muamele 0.5 mmol / kg IP MnCl 2 sonra 170 dakika satın alındı. Normalleşme sonra, ortalama ve standart sapma haritaları (sol panel) hesaplandı. Geliştirme BOMUS ile tedavi edilen farelerde daha fazlaydı. Bu geliştirme beyin boyunca tek değildi rağmen, beyin ve ventriküllerin kenarlarına yakın dışında, oldukça uyumlu idi. Çeşitli yapılar etrafında çizilen ilgi alanları (ROI) kullanarak, ortalama SNR (+ 1 SD) Her grup (sağ panel) üzerinden hesaplandı. BOMUS tedavi edilen hayvanların büyük SNR gösterdi ama aynı zamanda yapılar arasında ve hayvanlar arasındaki büyük farkı (Howles ark uyarlanmıştır. 13). <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/4055/4055fig5.jpg" /> Şekil 5. BOMUS doku etkilerini incelemek için, BOMUS tedavi edilen farelerin beyinlerinde tespit edildi, se500 ctioned - mikron aralıklarla ve hematoksilen ve eosin ile boyandı. Beynin, her bölümde görülen kırmızı kan hücresi Ekstravazasyon ortalama sayısına 0.36 MPa (n = 3), 0.52 MPa (n = 4), ve 5,0 MPa (n = 1) akustik basınçlar için gösterilmiştir. Hata çubukları standart hata gösteriyor. İkinci panel 5.0 MPa (Howles ark uyarlanmıştır. 12) maruz beyinden gelen ağır kırmızı kan hücresi tahliyesini bir örneğini göstermektedir. <img alt="Şekil 6" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig6.jpg" /> Şekil 6.. Kantitatif davranış testi anestezi öncesi aktivite, uyarılma ve reaksiyonunu değerlendirmek için kullanılan, 3 ve 24 saat Anesteziden sonra oldu. Skorlama sistemi, daha önce 12 açıklanan köklü kantitatif fare davranışsal değerlendirme geliştirmeye dayanmaktadır1968 22 Irwin tarafından ed. Ortalama davranış (± SEM) kontrolü için skor (n = 3) ve BOMUS (0.36 MPa) tedavi edilen (n = 8) hayvanlara gösterilmiştir. Öncesi anestezi taban göre, bütün hayvanlar 3 saat sonra anestezi Davranış puanı bir düşüş gösterir, ancak büyük ölçüde sonraki gün kurtarabilirsiniz. Her zaman noktasında, hiçbir fark BOMUS ölçülebilir hayvan davranışları (Howles ark uyarlanmıştır. 12) üzerinde etkili olmadığını belirten, iki grup arasında görüldü.

<ol><li>Aoki, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+the+anoxic+depolarization+of+focal+ischemia+using+manganese-enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Magnet.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Detection of the anoxic depolarization of focal ischemia using manganese-enhanced MRI.</a> Magnet. Reson. Med. 50, 7-12 (2003).</li>
<li>Aoki, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+activity-induced+manganese-dependent+contrast+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22DAIM+MRI%29.+Magnet.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Dynamic activity-induced manganese-dependent contrast magnetic resonance imaging.</a> DAIM MRI). Magnet. Reson. Med. 48, 927-933 (2002).</li>
<li>Duong, T. Q., Silva, A. C., Lee, S. P., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+MRI+of+calcium-dependent+synaptic+activity%3A+Cross+correlation+with+CBF+and+BOLD+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Magnet.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Functional MRI of calcium-dependent synaptic activity: Cross correlation with CBF and BOLD measurements.</a> Magnet. Reson. Med. 43, 383-392 (2000).</li>
<li>Lin, Y. J., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese+ion+enhances+T-1-weighted+MRI+during+brain+activation%3A+An+approach+to+direct+imaging+of+brain+function%5BTitle%5D)+AND+%22Magnet.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Manganese ion enhances T-1-weighted MRI during brain activation: An approach to direct imaging of brain function.</a> Magnet. Reson. Med. 38, 378-388 (1997).</li>
<li>Lu, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cocaine-induced+brain+activation+detected+by+dynamic+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+%28MEMRI%29%5BTitle%5D)+AND+%22P.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Cocaine-induced brain activation detected by dynamic manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI).</a> P. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 2489-2494 (2007).</li>
<li>Drapeau, P., Nachshen, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese+fluxes+and+manganese-dependent+neurotransmitter+release+in+presynaptic+nerve-endings+isolated+from+rat-brain%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol-London%22%5BJournal%5D)">Manganese fluxes and manganese-dependent neurotransmitter release in presynaptic nerve-endings isolated from rat-brain.</a> J. Physiol-London. 348, 493-510 (1984).</li>
<li>Narita, K., Kawasaki, F., Kita, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mn+and+Mg+influxes+through+Ca+channels+of+motor-nerve+Terminals+are+prevented+by+verapamil+in+Frogs%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Mn and Mg influxes through Ca channels of motor-nerve Terminals are prevented by verapamil in Frogs.</a> Brain Res. 510, 289-295 (1990).</li>
<li>Hynynen, K., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+MR+imaging-guided+focal+opening+of+the+blood-brain+barrier+in+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits.</a> Radiology. 220, 640-644 (2001).</li>
<li>Sheikov, N., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+mechanisms+of+the+blood-brain+barrier+opening+induced+by+ultrasound+in+presence+of+microbubbles%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Cellular mechanisms of the blood-brain barrier opening induced by ultrasound in presence of microbubbles.</a> Ultrasound Med. Biol. 30, 979-989 (2004).</li>
<li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Raymond, S., Jolesz, F. A., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI-guided+targeted+blood-brain+barrier+disruption+with+focused+ultrasound%3A+Histological+findings+in+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">MRI-guided targeted blood-brain barrier disruption with focused ultrasound: Histological findings in rabbits.</a> Ultrasound Med. Biol. 31, 1527-1537 (2005).</li>
<li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+disruption+of+the+blood-brain+barrier+with+focused+ultrasound%3A+association+with+cavitation+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Targeted disruption of the blood-brain barrier with focused ultrasound: association with cavitation activity.</a> Phys. Med. Biol. 51, 793-807 (2006).</li>
<li>Howles, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contrast-enhanced+in+vivo+magnetic+resonance+microscopy+of+the+mouse+brain+enabled+by+noninvasive+opening+of+the+blood-brain+barrier+with+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Magnet.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Contrast-enhanced in vivo magnetic resonance microscopy of the mouse brain enabled by noninvasive opening of the blood-brain barrier with ultrasound.</a> Magnet. Reson. Med. 64, 995-1004 (2010).</li>
<li>Howles, G. P., Qi, Y., Johnson, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasonic+disruption+of+the+blood-brain+barrier+enables+in+vivo+functional+mapping+of+the+mouse+barrel+field+cortex+with+manganese-enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Ultrasonic disruption of the blood-brain barrier enables in vivo functional mapping of the mouse barrel field cortex with manganese-enhanced MRI.</a> Neuroimage. 50, 1464-1471 (2010).</li>
<li>Woolsey, T. A., Welker, C., Schwartz, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+anatomical+studies+of+sml+face+cortex+with+special+reference+to+occurrence+of+barrels+in+layer-4%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Comparative anatomical studies of sml face cortex with special reference to occurrence of barrels in layer-4.</a> J. Comp. Neurol. 164, 79-94 (1975).</li>
<li>Howles, G. P., Nouls, J. C., Qi, Y., Johnson, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+production+of+specialized+animal+handling+devices+using+computer-aided+design+and+solid+freeform+fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Magnet.+Reson.+Imag%22%5BJournal%5D)">Rapid production of specialized animal handling devices using computer-aided design and solid freeform fabrication.</a> J. Magnet. Reson. Imag. 30, 466-471 (2009).</li>
<li>Paxinos, G., Franklin, K. B. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+mouse+brain+in+stereotaxic+coordinates%22">The mouse brain in stereotaxic coordinates</a>. , 2nd edn, Academic Press. (2001).</li>
<li>Cross, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+mapping+of+functional+olfactory+connections+of+the+rat+brain+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Statistical mapping of functional olfactory connections of the rat brain in vivo.</a> Neuroimage. 23, 1326-1335 (2004).</li>
<li>Venot, A., Lebruchec, J. F., Golmard, J. L., Roucayrol, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated-method+for+the+normalization+of+scintigraphic+images%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nucl.+Med%22%5BJournal%5D)">An automated-method for the normalization of scintigraphic images.</a> J. Nucl. Med. 24, 529-531 (1983).</li>
<li>Aoki, I., Naruse, S., Tanaka, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+%28MEMRI%29+of+brain+activity+and+applications+to+early+detection+of+brain+ischemia%5BTitle%5D)+AND+%22Nmr.+Biomed%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI) of brain activity and applications to early detection of brain ischemia.</a> Nmr. Biomed. 17, 569-580 (2004).</li>
<li>Welker, E., Vanderloos, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+correlation+between+barrel-field+size+and+the+sensory+innervation+of+the+whiskerpad+-+a+comparative-study+in+6+strains+of+mice+bred+for+different+patterns+of+mystacial+vibrissae%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Quantitative correlation between barrel-field size and the sensory innervation of the whiskerpad - a comparative-study in 6 strains of mice bred for different patterns of mystacial vibrissae.</a> J. Neurosci. 6, 3355-3373 (1986).</li>
<li>McCasland, J. S., Woolsey, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+2-deoxyglucose+mapping+of+functional+cortical+columns+in+mouse+barrel+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">High-resolution 2-deoxyglucose mapping of functional cortical columns in mouse barrel cortex.</a> J. Comp. Neurol. 278, 555-569 (1988).</li>
<li>Irwin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+observational+assessment+%3A+A+systematic+quantitative+procedure+for+assessing+behavioral+and+physiologic+state+of+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacologia%22%5BJournal%5D)">Comprehensive observational assessment : A systematic quantitative procedure for assessing behavioral and physiologic state of mouse.</a> Psychopharmacologia. 13, 222-257 (1968).</li>
<li>Choi, J. J., Pernot, M., Small, S. A., Konofagou, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive%2C+transcranial+and+localized+opening+of+the+blood-brain+barrier+using+focused+ultrasound+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Noninvasive, transcranial and localized opening of the blood-brain barrier using focused ultrasound in mice.</a> Ultrasound Med. Biol. 33, 95-104 (2007).</li>
<li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+ultrasound+pulses+combined+with+definity+for+targeted+blood-brain+barrier+disruption%3A+A+feasibility+study%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Use of ultrasound pulses combined with definity for targeted blood-brain barrier disruption: A feasibility study.</a> Ultrasound Med. Biol. 33, 584-590 (2007).</li>
<li>Silva, A. C., Lee, J. H., Aoki, L., Koretsky, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+%28MEMRI%29%3A+methodological+and+practical+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Nmr.+Biomed%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI): methodological and practical considerations.</a> Nmr. Biomed. 17, 532-543 (2004).</li>
<li>Meiri, U., Rahamimoff, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromuscular+transmission+-+inhibition+by+manganese+ions%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Neuromuscular transmission - inhibition by manganese ions.</a> Science. 176, 308(1972).</li>
<li>Aschner, M., Guilarte, T. R., Schneider, J. S., Zheng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese%3A+Recent+advances+in+understanding+its+transport+and+neurotoxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol.+Appl.+Pharm%22%5BJournal%5D)">Manganese: Recent advances in understanding its transport and neurotoxicity.</a> Toxicol. Appl. Pharm. 221, 131-147 (2007).</li>
<li>Watanabe, T., Frahm, J., Michaelis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese-enhanced+MRI+of+the+mouse+auditory+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Magnet.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Manganese-enhanced MRI of the mouse auditory pathway.</a> Magnet. Reson. Med. 60, 210-212 (2008).</li>
<li>Yu, X., Wadghiri, Y. Z., Sanes, D. H., Turnbull, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+auditory+brain+mapping+in+mice+with+Mn-enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">In vivo auditory brain mapping in mice with Mn-enhanced MRI.</a> Nat. Neurosci. 8, 961-968 (2005).</li>
<li>Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+mapping+of+sound-evoked+activity+in+the+mouse+auditory+midbrain+using+Mn-enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Statistical mapping of sound-evoked activity in the mouse auditory midbrain using Mn-enhanced MRI.</a> Neuroimage. 39, 223-230 (2008).</li>
</ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Burada bir yöntem noninvaziv ultrason ve kabarcıkların (BOMUS) ile tüm fare beyin boyunca BBB açılması için sunuldu. BBB açıkken, Mn 2 + uygulandı ve aktivasyon bağlı manganez kontrastlı MRG (AIM MRG) hafif sedasyon farelerde kısa süreli stimülasyon görüntü nöronal yanıtı için kullanıldı. Yeterli BBB açılış 0.36 MPa pik negatif akustik basınç elde edildi. Not, bu ultrason ışının merkezinde derisi yüzeyinde basıncıdır. Tek eleman transdüserin profil kiriş ölçümleri demeti kenarında...

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Hidrafon </td><td> Sonora Medical Systems, Longmont, CA </td><td> SN S4-251 </td><td></td></tr><tr><td> Çeviri aşamasında </td><td> Newport Corporation, Irvine, CA </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ultrason dönüştürücü </td><td> Olympus NDT, Inc, Waltham MA </td><td> A306S-SU </td><td> Katalogda belirtilen nominal frekans farklı olabilir o dönüştürücü tam merkezi frekans, bulmak için dönüştürücü eşlik Üreticinin test sayfasını inceleyin. (Örneğin, bizim dönüştürücü nominal frekans 2,25 MHz, ama gerçek merkez frekansı 2.15 MHz idi.) </td></tr><tr><td> VEVO Görüntüleme İstasyonu </td><td> VisualSonics, Inc Toronto, Kanada </td><td>; </td><td></td></tr><tr><td> 50 dB güç amplifikatörü </td><td> E &amp; I, Rochester, NY </td><td> Model 240L </td><td></td></tr><tr><td> Sinyal jeneratörü </td><td> Agilent Technologies, Santa Clara, CA </td><td> Model 33220A </td><td></td></tr><tr><td> MnCl 2 - (H2O) 4 </td><td> Sigma </td><td></td><td> Molekül ağırlığı toplu göre değişir, tam ölçüm için üreticisini arayın </td></tr><tr><td> Perflutren lipid mikroküreler </td><td> Lantheus Tıbbi Görüntüleme, N. Billerica, MA </td><td> DEFINITY </td><td></td></tr><tr><td> Microsphere karıştırıcı </td><td> Lantheus Tıbbi Görüntüleme, N. Billerica, MA </td><td> VIALMIX </td><td></td></tr><tr><td> MR bobini </td><td> m2m Görüntüleme Corp, Hillcrest, OH </td><td></td><td> 35 mm çapında dördün iletmek / ses bobini alıyorsunuz </td></tr><tr><td> MR sistemi </td><td> GE Healthcare, MilwaukeE, WI </td><td></td><td> 7-T yatay delik mıknatıs işletim GE EXCITE konsolu </td></tr><tr><td> Görüntü analizi ortamı </td><td> Visage Imaging, San Diego, CA, MathWorks, Natick MA </td><td> Amira MATLAB </td><td></td></tr></tbody></table>

ultrasonik kan-beyin bariyeri bozulması ve manganez kontrastlı mrg kullanma İşlevsel beyin görüntüleme

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Fareler nörobilim, farelerde işlevsel beyin görüntüleme genetik ve moleküler temelleri incelemek için egemen model sistem olmasına rağmen teknik açıdan zor kalır. Bir yaklaşım, Aktivasyon Bağlı Manganez kontrastlı MRG (AIM MRG), kemirgenler 1-5 nöronal aktivitenin eşleştirmek için başarıyla kullanılmaktadır. AIM MRG yılında, Mn 2 + kalsiyum analog davranır ve depolarize nöronlarda 6,7 birikir. Mn 2 + T 1 doku özelliğini kısaltır Çünkü, artmış nöronal aktivitenin bölgelerinde MRG&#39;de artıracaktır. Dahası, Mn 2 + aktifleştirilmiş bölgelerden yavaş temizlenir ve bu nedenle, uyarılması daha deneysel bir esneklik sağlayan, önceden görüntüleme için mıknatıs dışında gerçekleştirilebilir. Ancak, Mn 2 + kolaylıkla özellikle farelerde kan-beyin bariyeri (KBB), BBB AIM MRG kullanımı sınırlı olan açmaya gerek, çapraz değil çünkü. BBB açılması için tek araç olduğunu Ultrasound. Zararlı olsa ultrason gazlı kabarcıkların (yani, ultrason kontrast ajanlar) ile birlikte uygulandığında ise, BBB açılması için gerekli akustik basınç oldukça düşüktür. Ultrason ve kabarcıkların Bu kombinasyon güvenilir bir şekilde doku hasarının yol açmadan 8-11 bbb açmak için kullanılabilir. Burada bir yöntem BBB açmak için mikro kabarcıklar ve ultrason kullanılarak MRG AIM gerçekleştirmek için sunulmuştur. Perflutren kabarcıkların intravenöz enjeksiyonu takiben, bir Odaksız darbeli ultrason dalgaları 3 dakika boyunca traş fare kafası için uygulanır. Kolaylık için, biz Mikrobaloncuklar ve BOMUS 12 olarak Ultrasound ile BBB Açılış bu tekniği bakın. Her iki serebral hemisfer boyunca BBB açmak için BOMUS kullanarak, manganez tüm fare beyin uygulanır. Hafif sedasyon farelerde deneysel stimülasyon sonra, AIM MRG nöronal yanıtı eşlemek için kullanılır. IçinBu yaklaşım göstermek, burada BOMUS ve AIM MRG 13 hafif sedasyon farelerin burun kılı tek taraflı mekanik stimülasyonu eşleştirmek için kullanılır. BOMUS iki beyin yarı küresine boyunca bbb açabilir, çünkü, beyin unstimulated yan spesifik olmayan arka uyarılması için kontrol etmek için kullanılır. Elde edilen 3D aktivasyon haritası varil alan korteksin 14 burun kılı bölgelerinin yayınlanan temsilcilikleri ile de kabul eder. Bbb bir ultrasonik açılması, hızlı invaziv olmayan ve tersine çevrilebilir ve bu nedenle bu yaklaşım uyanık farelerde yüksek verim ve / veya uzunlamasına çalışmalar için uygundur.

A yöntemi genel mikro-kabarcıkların ve ultrason ile fare kan-beyin bariyerini açılması için tarif edilmiştir. Bu teknik kullanılarak, manganez fare beyin için uygulanabilir. Manganez depolarize nöronlarda birikerek bir MR kontrast madde olduğundan, bu yaklaşım nöronal aktivitenin görüntüleme sağlar.

Ultrasonik Kan-beyin bariyeri bozulması ve Manganez kontrastlı MRG kullanma İşlevsel beyin görüntüleme

Fareler, nörobilimin genetik ve moleküler temellerini incelemek için baskın model sistem olsa da, farelerde fonksiyonel nörogörüntüleme ... olarak kalmaktadır.

Aşağıdaki deneyin genel amacı, faredeki nöronal aktivitenin manganezle güçlendirilmiş MRI ile görüntülenmesidir. Bu işlem, vibrisalar tek taraflı olarak uyararak ve kontralateral barrel alan korteksindeki nöronal yanıt haritalanarak gerçekleştirilir. İlk adım, deney için sinyal jeneratörü ve amplifikatör tarafından sürülen odaklanmamış bir ultrason transduserinden oluşan ultrason sisteminin kurulması ve kalibre edilmesidir.Manganezin intraperitonal enjeksiyonundan sonra, manganezin beyin parenkimine girmesini sağlamak için ultrason ve mikro kabarcıklar ile kan-beyin bariyeri açılır. Ardından, fare bir nöronal stimülasyon paradigmasına tabi tutulur ve bu durum, beynin daha aktif bölgelerinde daha yüksek manganez birikimi ile sonuçlanır. Son olarak, beyin içindeki farklı manganez birikim seviyelerine bağlı olarak, T1 ağırlıklı MR görüntü yoğunluğundaki bölgesel farklılıkları gösteren MRI görüntüleri elde edilir.Nörobilimde fare, beyin gelişimi ve hastalıklarının genetik ve moleküler temellerini incelemek için kullanılan baskın model sistemdir. Bu teknik, söz konusu fare modellerinde nöral aktivitenin haritalanması için non-invaziv bir araç sunmaktadır. Kan-beyin bariyerinin ultrasoni

functional-neuroimaging-using-ultrasonic-blood-brain-barrier

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Sinirbilim

Nanoparçacıkların hücre biodistribution değerlendirmek için kullanılan bio-görüntüleme yöntemleri, nanoformulated bileşikler tedavi ve teşhis izleme için geçerlidir. Burada açıklanan yöntemler, histolojik coregistration tarafından değerlendirilir, hassas ve özeldir. Metodolojileri kemirgen insan uygulamaları bir translasyonel yol sağlar.

Teşhis ve Tedavi İzleme Nanomalzemelerin Kayıtlı bio

Kan-beyin bariyeri (KBB) ve Mikro-aracılı odaklanmış ultrason bozulması beyinde non-invaziv hedeflenen ilaç dağıtımı için umut verici bir...

Sıçan Modelinde Transkraniyal Odaklanmış Ultrason kullanarak Kan-beyin bariyeri MRG eşliğinde bozulması

Bu protokol kemirgen eşzamanlı fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ve derin beyin stimülasyonu için standart bir yöntem açıklanır. Bu deneysel araçların kombine kullanımı hemen hemen herhangi bir beyin hedefe elektriksel uyarıya tepki olarak küresel alt aktivitesinin araştırılması için izin verir.

Kemirgenler Eşzamanlı fMRI ile derin beyin stimülasyonu

Bu video naif fare görsel projeksiyon kontrastlı MR görüntüleme ve akut optik sinir ezilme yaralanma ve kronik optik sinir dejenerasyonu ile ilişkili optik sinir dejenerasyonu tekrarlayan ve uzunlamasına in vivo çalışmalar için, bir klinik 3 T tarayıcı kullanarak, bir yöntemi göstermektedir knock-out fareler (p50 KO).

Farelerde kontrastlı MR ile optik sinir lifi Dürüstlük İn vivo

Bu çalışma, sıçan beyninde non-invaziv yüksek frekanslı ultrason ve fotoakustik tabanlı görüntüleme gerçekleştirmek, derin subkortikal bölgeleri ve vasküler modellerini verimli bir şekilde görselleştirmek için yeni bir protokolü açıklamaktadır.

Non-invaziv parankim, Vasküler ve Metabolik Yüksek frekanslı ultrason ve foto akustik Sıçan Derin Beyin Görüntüleme

Kan-beyin bariyeri (BBB) mikrobubble aracılı odaklanmış ultrason (FUS) ile geçici olarak bozulabilir. Burada, ultrason olmayan uzmanlar için erişilebilen modüler bir FUS sistemi kullanarak yüksek verimli BBB açma in vivo için adım adım bir protokol açıklıyoruz.

Kemirgenlerde Kan-Beyin Bariyeri Açıklığı için Yüksek Verimli Görüntü Destekli Stereotaktik Nöronavigasyon ve Odaklanmış Ultrason Sistemi

Protokolün amacı beyinde non-invaziv nöronal lezyonlar üretmek için bir yöntem sağlamaktır. Yöntem manyetik rezonans güdümlü Odaklı Ultrason kullanır (MRgFUS) geçici ve odak noktası olarak Kan Beyin Bariyeri açmak için, beyin parankim dolaşan bir nörotoksin sunmak için.

Beyin Devrelerinin İnvaziv Olmayan Bağlantısının Hedefli Nöronal Yaralanma

Bu protokol, odaklanmış ultrason kan beyin bariyeri (BBB) açılması, ortaya çıkan gen ekspresyonunun değerlendirilmesi ve histolojik testlerle kemogenetik reseptörlerin nöromodülasyon aktivitesinin ölçülmesi yoluyla gen iletimi için gerekli adımları tanımlar.

Beyin Yapılarını Hedeflemek ve Kemogenetik Nöromodülasyonu Değerlendirmek için Odaklanmış Ultrason Kaynaklı Kan-Beyin Bariyeri Açılması

Bu protokol, fonksiyonel ultrason (fUS) kullanarak fare beynindeki hacimsel serebral hemodinamik varyasyonların nicelliğini açıklar. Duyusal stimülasyonun yanı sıra dinlenme durumu fonksiyonel bağlantısını takip eden 3D fonksiyonel aktivasyon haritası prosedürleri, uyuşturulmış ve uyanık farelerde açıklayıcı örnekler olarak sağlanır.

Transkraniyal Fonksiyonel Ultrason Görüntüleme Kullanan Farelerde Tüm Beyin 3D Aktivasyon ve Fonksiyonel Bağlantı Haritalaması

Bu çalışma, kan-beyin bariyeri (BBB) açıklığını izlemek için juguler ven kateterizasyonu ile canlı sıçanları kullanan kombine manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ve düşük yoğunluklu darbeli odaklanmış ultrason (FUS) protokolünü açıklamaktadır.

Klinik Öncesi Odaklanmış Ultrason Sistemi ile Sıçanlarda Kan-Beyin Bariyeri Açıklığının İzlenmesi

Ultrason Lokalizasyon Mikroskobu (ULM), mikrovasküler sistemin in vivo görüntülenmesinde benzeri görülmemiş bir çözünürlük düzeyine izin veren yakın zamanda geliştirilmiş bir tekniktir. Bu çalışmada, klinik öncesi araştırmalar için tasarlanmış standartlaştırılmış bir fonksiyonel ultrason görüntüleme platformu kullanarak kemirgenlerde beyin mikrovaskülatürünün süper çözünürlüklü görüntülerinin nasıl elde edileceğini ayrıntılı olarak açıklıyoruz.

Kemirgen Beyin Mikrovaskülatürünün Süper Çözünürlüklü Haritalanması için Ultrason Lokalizasyon Mikroskobu

Öğrenin, ultrason ve mikrobaloncuklarla kan-beyin bariyerini açarak farelerde fonksiyonel beyin görüntüleme yapmayı. Mangan kontrastlı MRG ile nöron aktivitesini haritalayın.

Ultrasonik Kan-beyin bariyeri bozulması ve Manganez kontrastlı MRG kullanma İşlevsel beyin görüntüleme

Daha fazla video keşfet