19 Şubat 2014
Memelilerde işitme sisteminin fonksiyonel çalışmalar, geleneksel olarak bu tür elektrofizyolojik kayıtları gibi uzamsal odaklı teknikleri kullanılarak yapılmıştır. Aşağıdaki protokol işlevsel manyetik rezonans görüntüleme kullanılarak kedi işitsel kortekste uyarılmış hemodinamik aktivitesinin büyük ölçekli desen görselleştirilmesi için bir yöntem tarif eder.
Bu prosedürün genel amacı, yüksek alan fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme kullanarak kedinin sağlam işitsel korteksini işlevsel olarak görüntülemektir. Bu, önce ses ekipmanının uyaran sunumu için hazırlanmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım, kediyi uyuşturarak taramaya hazırlamak ve ardından MRI uyumlu bir kızağa yerleştirmektir.
Daha sonra, uyaran sunumu sırasında tüm beyin boyunca anatomik ve fonksiyonel görüntüler toplanır. Son adım, uyaran sunumu sırasında beyin aktivasyon seviyesini ölçmek için görüntüleri işlemektir. Sonuç olarak, sağlam kedi işitsel korteksinde ses sunumu sırasında aktivasyonun derecesini göstermek için fonksiyonel görüntüleme kullanılır.
Bu yöntem, işitsel kortekste bir hiyerarşinin varlığı gibi işitsel işlevdeki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olmak için kullanılabilir. Bu tekniğin optik görüntüleme gibi mevcut yöntemlere göre en büyük avantajı, FMRI'nın non-invaziv olması ve sağlam kafatası içindeki fonksiyonel kortikal aktiviteyi ölçebilmesidir. Bu yöntem işitsel işlev hakkında fikir verebilir ve görme ve somatik duyum gibi diğer duyusal modalitelere uygulanabilir.
Prosedürü gösteren, kayıtlı bir veteriner teknisyeni olan Pam Nixon ve laboratuvarımızda yüksek lisans öğrencisi olan Amy Hall olacaktır. Bu protokolde açıklanan tüm hayvan prosedürleri, deneyden önce kurumunuzun hayvan kullanım komitesinden onay almalıdır. Bu protokol için hazırlanmaya başlamak için, önce işitsel uyaranı harici ses kartına sunmak için kullanılacak bilgisayarı bir USB kablosu ile bağlayın.
Ardından, harici ses kartının çıkış bağlantı noktalarını stereo güç amplifikatörünün giriş bağlantı noktalarına bağlayan kabloları takın. Ardından, stereo gücün çıkış bağlantı noktalarını bağlayan kabloları bağlayın amplifier FMRI uyumlu kulaklık sisteminin transformatör kutusunun giriş bağlantı noktalarına. Transformatör kutusunu tarayıcı odasının dışındaki penetrasyon paneline bağlamak için BNC bağlantılı blendajlı koaksiyel kablolar kullanın.
Ardından kulaklık kablosu düzeneğini penetrasyon panelindeki ilgili BNC bağlantı noktalarına bağlayın. Tarayıcı odasının içinde, köpük kulak uçlarını kulaklıklara bağlayın. Ardından kulaklıkları kablo aksamına bağlayın.
Sesin bilgisayardan kulaklığa iletildiğini doğrulamak için bir test işitsel uyaran çalıştırın. Kulaklıkları çıkarın ve köpük eart'ı kedinin kulaklarına güvenli bir şekilde yerleştirin Hayvan hazırlama aşamasında. İlk olarak, görüntüleme sırasında anesteziyi sürdürmek için kullanılacak şırınga pompasını kurun, 60 mililitrelik bir şırıngada 60 mililitre salin ve 0.07 mililitre ketamin birleştirin ve şırınga pompasına yerleştirin.
Daha sonra deri altı enjeksiyonu yoluyla yatıştırıcı bir atropin sülfat ve bir SUP promazin karışımı uygulayın. 20 dakika sonra, anesteziyi indüklemek için intramüsküler enjeksiyon yoluyla ketamin ve d meato hidroklorür uygulayın. Kedi yazma refleksini kaybettikten sonra, işlem sırasında kuruluğu önlemek için gözlere oftalmik merhem sürün.
Ayrıca, ketaminin intravenöz olarak verilmesi için medial safen venine kalıcı bir kateter yerleştirin. İşlem sırasında, yine, dört pençenin bir ayak parmağını sıkıştırarak ve kedinin pençesini geri çekip çekmediğini gözlemleyerek başarılı anestezik indüksiyonu test edin. Petal refleks kaybolduğunda, faringeal duvarlara lidokain püskürterek öğürme refleksini bastırın.
Daha sonra kediyi 4.0 veya 4.5 endotrakeal tüp ile entübe edin. Dakikada bir ila 1,5 litre arasında% 100 oksijen içinde verilen sabit bir ketamin ve solunan flor infüzyon hızı ile görüntüleme seansı boyunca anesteziyi koruyun. MRG uyumlu kızağın zemininde bir sonraki katman yalıtkan plastik balonlu naylon.
Ardından, balonlu naylonun üzerine ılık balmumu dolgulu ısıtma yastıkları yerleştirin. Isıtma yastıklarının üzerine başka bir plastik balonlu naylon tabakası yerleştirin. Daha sonra kediyi MRI uyumlu kızaktaki yalıtkan baloncuklu naylonun içinde sternal pozisyonda yerleştirin.
Kedi yerleştirildikten sonra, kulaklara erişmek için kafayı ayarlayın. Köpük kulak uçlarını mümkün olan en küçük çapa yuvarlayın. Ardından her bir kulak ucunu kulak kanalının derinliklerine yerleştirin.
Yerleştirildikten sonra, köpük kulak uçları kulak kanallarındaki boşluğu dolduracak şekilde genişlemelidir. Kediyi, kafası üç kanallı radyo frekansı bobininin içine düzgün bir şekilde yerleştirilene kadar ayarlayın, kafayı akustik sönümleme hafızalı köpük ile sabitleyin. Tarayıcı gürültüsünün daha fazla azaltılmasını sağlamak için kulakların etrafına köpük yerleştirdiğinizden emin olun.
Şimdi kedinin vücudunu yalıtkan plastik balonlu naylon battaniyeye sarın. Ardından kızağı sabitleyin ve tarayıcı yatağına taşıyın. İnfüzyon hatlarını, anestezik dağıtım tüplerini ve izleme ekipmanını kediye bağlayın.
Ayrıca, kulaklıkları penetrasyon paneline bağlı kulaklık kablosu düzeneğine bağlayın. Ketamin infüzyonunu saatte kilogram başına 0.6 miligram temel akış hızında başlatın. Daha sonra akış hızını gerektiği gibi artırın Anestezi derinliğine bağlı olarak, başlangıçtaki flor dozunu %0,5'e ayarlayın, ardından anatomik taramalar toplandıktan sonra %0,4'e düşürün.
Deney boyunca kedinin kanını, oksijen doygunluğunu ve başlığını, CO2 seviyelerini, kalp atış hızını, solunumunu ve rektal sıcaklığını izleyin ve kaydedin. Tarayıcıdan uygun bir mesafede konumlandırılmış MRI uyumlu izleme ekipmanının kullanılması. Kalp atış hızı ve solunumdaki sürekli artışlar genellikle anesteziden yakın iyileşme ile ilişkilidir.
Burada ekranda görülen görüntüleme parametreleriyle bir flaş görüntüleme dizisi kullanarak kedinin beyninin anatomik referans taramalarını eksenel bir dilim yönünde toplayarak başlayın. Anatomik taramanın süresi yaklaşık altı dakika olmalıdır. Ardından, burada ekranda görülen görüntüleme parametreleriyle bölümlere ayrılmış bir yankı düzlemsel alımı kullanarak işlevsel görüntüleme için ayarlayın.
Geniş bantlı bir beyaz gürültü uyarıcısı sunarken görüntü hacmi alımını başlatın. Bir blok tasarımında, işitsel uyaran 30 saniye boyunca oynatılmalı ve 32. sessiz temel koşulla değiştirilmelidir. İşitsel kortekste akustik olarak uyarılmış cesur aktiviteler gözlenene kadar bu adımı tekrarlayın.
Bir blok tasarımı kullanan her işlevsel çalıştırmanın süresi, 90 birim için yaklaşık 4,5 dakika olmalıdır. İstenilen sayıda işlevsel çalışma için uyaranı sunun. MRG seansı tamamlandıktan sonra kediyi kızaktan çıkarın.
Hayvan tamamen iyileşene kadar ısıtma pedleri ve havlularla ek ısıtma sağlamaya devam edin. Öğürme refleksi geri döndüğünde, endotrakeal tüpü çıkarın. Yazma refleksi geri gelene kadar CAT'i izleyin.
Ardından hayvanı tesise geri getirin. Deneyden herhangi bir olumsuz etki olmadığından emin olmak için işlemden sonraki gün hayvanı değerlendirin. Deneyden sonra, elde edilen fonksiyonel hacimleri işlemek için SPM veya FSL gibi uygun FMRI analiz yazılımını seçin.
Burada, bir blokta sunulan 32. geniş bant gürültü uyaranına yanıt olarak iki hayvanda cesur aktivasyonu görebiliriz. Geniş bant gürültüsü ile temel kontrastın T istatistik haritalarını tasarlayın. İki görüntüde, dilim düzlemleri, işitsel kortekste iki taraflı akustik olarak uyarılmış aktivitenin bitişik kümelerini ortaya çıkarır.
Bu grafikler, vurgulanan voksellerde tek bir işlevsel çalışma sırasında kalın sinyaldeki modülasyonları gösterir. Ve burada, ortalama kalın temel sinyale normalleştirilmiş kalın yanıtın olayla ilgili ortalama zaman kurslarını görebiliriz. Bu örneklerde, kalın sinyal, uyaranın başlamasından üç ila altı saniye sonra taban çizgisine göre önemli bir artış gösterir.
Bu prosedürü denerken, prosedür boyunca tutarlı bir sedasyon seviyesi sağlamak için kedinin fizyolojik parametrelerini yakından izlemek önemlidir. Bu videoyu izledikten sonra, anestezi uygulanmış bir preparatta işitsel kortikal fonksiyonu incelemek için fonksiyonel bir manyetik rezonans görüntüleme deneyinin nasıl yürütüleceğini iyi anlamış olmalısınız. MRI tarayıcılarıyla çalışmanın potansiyel olarak tehlikeli olabileceğini unutmayın.
Bu prosedürü gerçekleştirirken, her zaman personelin uygun şekilde tarandığından, deney düzeneğinin MRG uyumlu olduğundan ve izleme cihazlarının MRG güvenli olduğundan veya mıknatıstan güvenli bir mesafeye yerleştirildiğinden emin olun.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Bu protokol, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) kullanarak kedi işitsel korteksindeki hemodinami aktivite desenlerini görselleştirmek için bir yöntem sunmaktadır. Çalışma, memelilerde işitsel sistemin fonksiyonel görüntülemesine dair bilgiler sağlamayı amaçlamaktadır.
Functional imaging of auditory cortex in adult cats using high-field fMRI enables cross-species comparison of hemodynamic responses, supporting translational neuroscience in auditory processing research. This method bridges human fMRI studies and animal electrophysiology, facilitating target validation in auditory pathway modulation and mechanistic de-risking for sensory therapeutics. It provides predictive confidence in auditory function models by quantifying stimulus-evoked brain activation in intact cortical systems.
The method integrates into discovery biology by enabling hypothesis testing of auditory cortical organization and supports screening readiness through quantifiable hemodynamic outputs.