Sigara Sigara Dopamin Filmler: lp-ntPET ile kısa ömürlü Dopamin Değişiminin Dinamik Görüntü Oluşturma

Bu prosedürün genel amacı, beynin sigara içmeye verdiği dopaminerjik yanıtı görüntülemektir. Bu işlem, öncelikle dopamin antagonist izleyicisi 11 C RAC lip pride enjekte edildikten sonra, sigara içen bir kişinin PET tarayıcısında sigara içme anının görüntülenmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım, liste modu verilerinin hareket faktörü dikkate alınarak görüntülere dönüştürülmesi ve ardından PET görüntülerinin bir hiper filtre ile düzeltilmesidir.

Ardından, zaman aktivite eğrileri LPNT PET ile voksel düzeyinde modellenir ve sonuçta elde edilen dopamin eğrileri yalnızca model tarafından iyi uydurulan vokseler için saklanır. Son adım, anlamlı foxhole'larda zaman içindeki fraksiyonal dopamin seviyesini her bir foxhole için renklerle kodlamak ve renk kodlu değerleri bir dizi dinamik görüntü olarak yakalamaktır. Nihayetinde, LPNT PET tarafından oluşturulan sigara içme dopamin filmlerinin, bağımlılığın benzersiz bir spatiotemporal paternini ortaya çıkarmak için kullanılması umulmaktadır.

Kinetik modelimizin iki doku kompartman modeli, SRTM veya Logan plot gibi geleneksel modeller üzerindeki temel avantajı, modelimizin zamana bağlı bir parametre içermesidir; ancak SRTM ve Logan plot gibi, bu model de parametreler açısından lineerdir. LPNT PET modelinde zamana bağlı bir parametrenin bulunması, endojen nörotransmitter kararlı durumda olmadığında bile PET izleyicisinin alınımını veya yer değiştirmesini tanımlayabileceğimiz anlamına gelir. Tekniklerimizin göz ardı edilemeyecek bir klinik yönü de bizim için istatistiksel adımdır.

Etiket açıklamaları için zaman hassasiyetli modeller gerektiren kutu konumlarını belirlemek amacıyla kullandığımız uygulama testi. Yöntem şu anda bağımlılık ve dopamin sistemi için uygulansa da, serotonin seviyelerindeki değişikliklerle yer değiştirebilen bir işaretleyiciye sahip olmak kaydıyla, örneğin depresyon ve serotonin gibi diğer durumlar ve nörotransmitter sistemleri için de uygulanabilir. Bu tekniği, bağımlılığa özgü beyin aktivitesinin mekansal ve zamansal kalıplarını, hatta belki de yalnızca kadınlara veya yalnızca erkeklere özgü nörokimyasal imzaları belirlemek için kullanabileceğimizi umuyoruz.

Dopamin filmleri hazırlama fikri ilk olarak, ortak yazarımız Christian Constantine'in eski usul bir flipbook oluşturarak zamanla değişen dopamin aktivitesi modellerini sergilemeye çalışmasıyla ortaya çıktı. Yöntemimizin görsel olarak sunumu kritiktir; çünkü nihai ürün bir filmdir ve bir derginin statik sayfalarında gösterilmesi mümkün değildir. Ancak gözlerimiz başarılı örüntü tanıma sistemleri olduğu için, kimsenin aramadığı dopamin salınım modellerini veya dizilerini keşfetmeyi umuyoruz; prosedürümüzün lisanslı tıbbi personel tarafından gerçekleştirilmesi gereken kısımları, sertifikalı nükleer tıp teknisyeni Elisa Hildago ve Yale Pet Center'dan kayıtlı hemşire Cindy Dko tarafından yürütülecektir.

Başlamak için, PET taramasından farklı bir günde 3D MP rage gibi bir PET öncesi yapısal MR taraması gerçekleştirin. MR taraması, PET görüntüleri için anatomik bir referans sağlayacaktır. Ayrıca, tarama öncesinde denekle PET tarayıcısında sigara içme hareketini pratik yapmasını sağlayın.

Hasta hazırlığına başlamak için, öncelikle kayıtlı bir hemşire tarafından bir IV kateter yerleştirilmeli ve daha sonra izleyiciyi ileten pompaya bağlanmaya hazır hale getirilmelidir. Ayrıca, enjeksiyon pompasını hazırlayın ve pompayı RAC lapide izleyicisi için uygun infüzyon paradigmasıyla programlayın. Ardından, baş hareket monitörünü kurun; yansıtıcı küreleri denek başının üst kısmına burada sabitleyin.

Küreler, bir CRA yüzücü bonesine takılı olan haç şeklindeki sert bir alete tutturulmuştur. Vic CCRA sistemi kafa takip lazerleri, yansıtıcı kürelerin konumunu 20 hertz hızında çekecektir. Son olarak, evcil hayvan odasındaki ikinci el sigara dumanını gidermek için.

Deney sırasında, bir hava filtresinin girişini tarayıcının önüne ve deneğin başının üzerine, deneğin sigara içerken sigarayı ağzına götürebileceği alanı bırakacak şekilde yerleştirin. Deneği tarayıcıya yerleştirin. Ardından, radyotracer enjeksiyonu ve PET görüntüleme öncesinde, önce dokuz dakikalık bir transmisyon taraması gerçekleştirin.

Ardından, izleyici maddenin sertifikalı bir nükleer tıp teknoloğu tarafından uygulanmasını sağlayın. Genellikle, iki teknologdan oluşan bir ekip, izleyici madde uygulamasını ve PET veri toplama işlemini eş zamanlı olarak başlatırken, sigara içmeden hemen önce ve sonra deneğe sözlü olarak basit anketler uygular. Sigara içen kişi; nikotin aşerini, aşerme tatminini, nikotin ihtiyacının yüksekliğini ve tiksinme duygularını bir ile yüz arasındaki bir ölçekte değerlendirmelidir.

Doğal bir sigara içme deneyimine verilen dopamin yanıtını yakalamak için, işlemi denek tarafından gerçekleştirmesini sağlayın. Nikotin veya sigaranın çalışma personeli tarafından uygulanması yerine, sigara içen kişiye kendi hızında ve kendi marka sigaralarını içmesi talimatını verin. Deneklerin bir önceki gece yarısından beri sigara içmemiş olmaları ve art arda iki sigara içmeleri gerekir.

Genellikle her iki sigaranın da tamamlanması yaklaşık 10 dakika sürer. Ardından, tarama oturumundan sonra, daha önce açıklandığı gibi sigara sonrası değerlendirme ölçeklerini uygulayın ve uzamsal filtreleme yönteminin bir varyasyonunu uygulayın. Tüm PET görüntülerine kare kare yüksek derecede kısıtlanmış geri projeksiyon uygulayın.

Hiper LR'nin cazibesi, dopamin filmlerimizi oluşturmak için kullanacağımız her vokseldeki zamansal bilgiyi bozmadan uzamsal gürültüyü azaltmasıdır. PET görüntüsünü deneğin MR.Data görüntüsüyle hizalayın, ardından bir striatal AAL maskesi uygulayın. RACLOPRIDE, uyuşturucu bağımlılığıyla ilişkili bir beyin bölgesi olan striatumda tek başına kullanılabilmesi için yeterli sinyal-arka plan kontrastına sahiptir.

Şablon boşluğundaki tüm PET verilerine ticari öncesi striatum maskesini uygulayın. Ardından, belirli bir yanıt fonksiyonu seti seçerek, uyarana verilen olası dopamin yanıtlarıyla tutarlı olan dopamin yanıt fonksiyonlarını belirleyin. Tahmin edilen dopamin yanıtlarının şekli ve zamanlaması, sigara içme uyarısı için beklenen eğrilerle nasıl sınırlandırılabilir?

Dopamin konsantrasyonunun gama varyantı şeklinde bir eğriyle tek modlu bir yükseliş ve düşüş göstermesini bekleyin. Taramanın 45. dakikasında sigara içilmesi durumunda, kalkış süreleri 40 dakika ve sonrası olan yanıt fonksiyonu aileleri dahil edilmelidir. Şimdi, maskelenmiş bölgedeki her bir bireysel vokselde bulunan PET Zaman aktivite eğrilerine LPNT PET modelini uydurun.

Modelin operasyonel denklemi burada görülmektedir. PET zaman aktivite eğrilerinin her bir yanıt fonksiyonu ile çarpımının integrali, modele katkıda bulunan T'den oluşan bir dizi lineer baz fonksiyonuna dönüşür. LPNT PET, dinamik PET verilerini sığdırmak için lineer baz fonksiyonu tabanlı bir yöntem olduğundan, hem radyoaktif izleyicinin etkisini yöneten kinetik parametreleri hem de tarama oturumu boyunca her bir bölgedeki göreceli dopamin konsantrasyonu değişiminin zaman profilini hızla tahmin etmek için uygulanabilir.

Ardından, her bir foxhole için LPNT PET'in verilere uyumundan elde edilen ağırlıklı karelerin toplam kalıntı haritasını kaydedin; her bir foxhole'da modelin uygulanması, izleyici parametrelerinin görüntülerini oluşturur. R1, göreceli akış değeridir. K2, hedef bölgenin serbest kompartımanından gelen FLX oranıdır.

K two A, hedef dokunun tek bölmeli olarak modellendiği görünür FLX oranıdır ve gamma, dopamin sinyalinin büyüklüğüdür. Her bir vokseldeki ağırlıklı kareler toplamı artıklar da bir görüntü olarak düşünülebilir. Şimdi, maskelenmiş bölgedeki her bir bireysel vokseldeki PET zaman aktivite verilerine MULTILINE referans doku modelini veya MRTM'yi uydurun.

Bu, zamanla değişen bir dopamin terimi uydurması dışında LPNT pet ile aynı olan doğrusal bir modeldir. Voksel bazlı verilere uygulanan MRTM, yalnızca üç parametrik görüntü tahmini üretir: R bir, K iki ve K iki; ayrıca her bir vokseldeki verilere MRTM uydurulmasından elde edilen ağırlıklı kareler toplamı artıkları haritasını da kaydeder. Ardından, maskedeki her bir vokselde F istatistiğini hesaplayarak kareler toplamı haritalarından bir F haritası oluşturun.

F istatistiği, LPNT PET'ten elde edilen ağırlıklı kareler toplamı kalıntıları ile MRTM'den elde edilen ağırlıklı kareler toplamı kalıntılarını, ilgili uyum eşiklerindeki serbestlik derecesi farklarını düzelterek karşılaştırır. Model uyumlarındaki serbestlik derecelerine göre 0,05'ten küçük bir P olasılığına karşılık gelen bir değerdeki FMAP, haritayı yeniden boyutlandırarak striatumda sadece PET zaman aktivite eğrileri LPNT PET ile MRTM'den daha iyi uyan vokseli tutan yeni bir anlamlılık maskesi oluşturur. Ardından, gürültüden kaynaklandığı varsayılan çok küçük izole voksel kümelerini gidermek için anlamlılık maskesi üzerinde morfolojik açıklama işlemi gerçekleştirilir.

Çapları iki voksel veya daha küçük olan izole voksel gruplarını temizlemek için izotropik iki çarpı iki çarpı iki voksel çekirdeği kullanılmalıdır. Bu işlem, nihai anlamlılık maskesini oluşturur. Protokol kapsamında incelenecek olan her bir deneysel koşuldan elde edilen verilere aynı analiz uygulanmalıdır.

Her bir denek için iki ayrı koşulda (sigara içme ve kontrol) veriler elde edilmiş ve analiz edilmiştir. Son olarak, kompozit bir dopamin filmi oluşturularak sigara içme grubu ile kontrol grubu karşılaştırılmıştır.

Aynı denek için farklı koşullarda dopamin filmleri oluşturun. Örneğin, bazal seviye veya sham görevi ile sigara içme durumunu karşılaştırın. Ayrıca, tek bir denek için striatumun tüm kesitlerini kapsayan, bazal seviye ve sigara içme durumlarını içeren kompozit bir dopamin filmi oluşturun.

Burada, tek bir tri AAL vokselindeki zaman aktivite verilerinin pürüzsüzlüğü üzerinde iki farklı hipers uzamsal filtrenin etkilerini filtresiz durumla karşılaştırmalı olarak görebiliriz; üst ve orta sıralar farklı çekirdek boyutlarıyla filtrelenmiş görüntüleri, alt sıra ise sol dorsal caudate'deki aynı tek voksel konumundan alınan karşılık gelen zaman aktivite eğrilerini göstermektedir. Burada, izleyici enjeksiyonundan 40 veya 45 dakika sonra yükselişe geçen dopamin yanıt fonksiyonlarının temsili örneklerini görmekteyiz.

Bunlar, LPNT PET modelini her bir vokseldeki PET zaman aktivite verilerine uydurmak için önceden hesaplanmıştır. Bu şekil, sol caudate'teki bir vokselden elde edilen zaman aktivite verilerine sırasıyla geleneksel MRTM ve yeni LPNT PET modellerinin uyumlarını göstermektedir. MRTM uyumu mavi, LPNT PET uyumu ise kırmızı renktedir.

Burada, MRTM ve LP NT pet için ağırlıklı kareler toplamı artıklarının parametrik görüntülerini görüyoruz. İlgili WSSR haritaları, F haritasını oluşturmak için F istatistiği aracılığıyla karşılaştırılır; bu harita daha sonra istenen olasılık düzeyinde eşiklenerek ikili bir maskeye dönüştürülür ve nihai anlamlılık maskesini üretmek için filtrelenir. Bu şekil, tek bir denekte sigara içme durumu için nihai anlamlılık maskesinin bir koronal kesitini, kontrol durumundaki karşılık gelen denek ve kesit için nihai anlamlılık maskesi ile karşılaştırarak göstermektedir.

Bu film, bazal veya dinlenme halindeki dopamin seviyesine göre kare kare dopamin düzeyini göstermektedir. Dopamin seviyeleri renklerle kodlanmıştır. Spesifik olarak renkler, bazal seviyenin üzerindeki dopamin değişimini, bazal seviyenin yüzdesi olarak temsil etmektedir.

Yine, dopamin seviyeleri yalnızca vokseller için gösterilmiştir. P değerinin 0,05'ten küçük olduğu anlamlılık seviyesini aşan nihai anlamlılık maskesinde. Bu video, erkek bir sigara kullanıcısı için çoklu kesitli Multidi dopamin videosunu göstermektedir.

Ventral striatumun tüm kesitleri, sigara içme durumu ve temel durum için eş zamanlı olarak görüntülenmektedir. Yaklaşık ikinci sigara zamanında sağ ventral striatumdaki belirgin aktivasyona dikkat edin. İzleme kolaylığı sağlamak amacıyla video birkaç kez tekrarlanmaktadır.

Bu video, sigara içen bir kadının taramasından oluşturulmuştur. İlk sigaranın içildiği anlarda sol dorsal kaudatta meydana gelen belirgin aktivasyona dikkat edin. İzleme kolaylığı sağlamak amacıyla video birkaç kez tekrarlanmaktadır.

Dopamin filmlerinin oluşturma süreci bir kez kavrandığında, evcil hayvan verilerinden bu işlem birkaç gün içinde gerçekleştirilebilir. Gelecekte, prosedürün daha fazla kısmını, özellikle de bireysel film karelerinin yakalanmasını otomatize etmeyi umuyoruz. Dopamin filmleri oluşturmak, kısıtlı bir optimizasyon problemi olarak değerlendirilebilir.

Olası dopamin sonuçları üzerindeki kısıtlamalar, başlangıç dopamin yanıt fonksiyonlarının seçimi yoluyla uygulanır. Artık dopamin videolarını oluşturduğumuza göre, farklı deneklerin (örneğin bağımlı sigara içicileri ve eski sigara içicileri) videolarını karşılaştırabilmek için en iyi benzerlik ve benzemezlik ölçütlerini belirlemek kalmış oldu. Gerekli ölçütler hazır olduğunda, beyin aktivitesinin hangi yönünün değiştiğini veya normale döndüğünü sorgulayabiliriz.

Bir sigara içicisi sigara alışkanlığını bıraktığında, bu tekniğin diğer PET araştırmacılarının elde ettikleri PET verilerini düzgün bir şekilde tanımlamalarına ve analiz etmelerine yol açacağı umulmaktadır. Alkol gibi bir uyaranla gerçekleştirilen diğer bağımlılık yapıcı davranışların incelenmesinde, ilaç sonrası çalışma seviyelerine ulaşmayan kısa süreli bir nörotransmitter yanıtı oluşabilir. Diğer kötüye kullanılan ilaçlarla beyindeki nörokimyasal değişiklikleri incelemek için farklı PET izleyicileri kullanarak benzer deneysel prosedürleri uygulamayı amaçlıyoruz.

Bu videoyu izledikten sonra, sigara içmeye karşı beynin dopamin sisteminin gösterdiği geçici ve özellikle sınırlı yanıtı yakalamak amacıyla gerçekleştirdiğimiz, PET verilerinden dopamin filmleri oluşturma sürecini iyi bir şekilde kavramış olmalısınız. Dopamin filmlerinin beş adımda oluşturulduğunu hatırlayalım: PET deneyi, görüntülerle ön işleme, görüntülerin modellenmesi, istatistiksel adım ve görselleştirme adımı.