Name: Kemirgenler Eşzamanlı fMRI ile derin beyin stimülasyonu (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 9 s
Description: Öğrenin kemirgenlerde eşzamanlı fMRI ve derin beyin stimülasyonu yöntemini. Bu teknik, çeşitli hedeflere elektriksel uyaranın beyin yanıtlarını haritalamayı sağlar ve nörobilim araştırmalarında güçlü bir araçtır.

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

Biz filme yardım için Shaili Jha&#39;yı ve Heather Decot teşekkür ederim.

Etik Beyanı: Bu prosedür, Hayvan Araştırmaları (Laboratuar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu) Sağlık Rehberi National Institutes uygun ve Kuzey Carolina Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi Üniversitesi tarafından onaylanmıştır. 1.. Elektrot İmplantasyon İlk adım, elektrot implantasyonu. Bu aşamada, bir elektrot tek taraflı olarak subtalamik çekirdek (STN), aşağıdaki yöntemler kullanılarak Parkinson hastalığı tedavisi için translasyon öneme sahip küçük bir çekirdek içine implante edilir: <ol><li> ., Bu kısa süreli sağkalım cerrahi, ve böylece aseptik teknik gereklidir: otoklav Not (elektrot sterilite örneğin) mümkün olmayan bir otoklav veya antiseptik solüsyon kullanarak tüm cerrahi aletler sterilize edin. Ameliyat sonrası hayvanlar, kısa bir iyileşme dönemi (48 saat) sonra ya da birkaç hafta kadar sonra görüntülenebilir. </li><li> Endotrakeal entübasyon ve küçük bir hayvan ventilatör aracılığıyla uygulanan% 2.5 izofluran kullanarak sıçan (Yetişkin Sprague-Dawley sıçanları 250-400 g) anestezisi. Stereotaktik cerrahi çerçeveye sıçan düzeltmek ve aseptik teknikler kullanılarak cerrahi sitesi hazırlamak. </li><li> Hazırlayın ve elektrot steril olduğundan emin olun. Birçok MR-uyumlu elektrot türleri çalışacak olsa bir ev yapımı 2-kanallı tungsten mikrotel elektrot, bu işlem için kullanılır. Kullanılan elektrot özellikleri dolayısı ile de genel deney sonucu etkileyen mekanik prosedür, uyarılmış doku alanı ve implantasyon doğruluğu zarar doku alanı etkileyebilir. Elektrot tipi otoklavlanmalıdır mümkün değilse, mümkün olduğu elektrodu sterilize etmek için povidon-iyot antiseptik kullanın. </li><li> Kullanma makas kafatası bregma ve lambda ortaya çıkarmak için, yaklaşık 1.5 sm bir çapı olan implantasyon sitesi üzerinden kafa derisi çıkarın. Kafatasını örten kas ve fasya kaldırve tüm elektrokoter kullanılarak kanama durur. </li><li> Diş çimento yapışma (adım 1.8) geliştirmek için bir neşter ile birden fazla yönde kafatası yuzeysel. Yatay yönde Seviye Bregma ve Lambda. </li><li> . Bregma&#39;ya 3.6 mm posterior, STN hedef ve orta hat yanal 2.5 mm, çapı yaklaşık 1.5 mm kalınlığında bir çapak delik oluşturmak için küçük uçlu elektrikli matkap kullanmak için Not: koordinatları stereotaksik referans STN tam yeri olabilir sıçan soyu, ağırlığı ve cinsiyete göre değişir. Aynı cinsiyet erişkin sıçanlar yerde herhangi bir varyasyonu en aza indirmek için kullanılmalıdır. Mümkünse, operasyon öncesi anatomik taramaları ya da ameliyat sırasında elektrik kayıtları tek bir konu olarak STN konumunu belirlemek için kullanılmalıdır. Ayrıca, elektrot sonlandırma siteleri histolojik hedef doğruluğunu sağlamak için kontrol edilmelidir. <ol><li> Dikkatle dura bir kesi yapmak ve inci yanlarına dura taşımak için küçük künt forseps kullanıne delik. Fizyolojik ile ıslatılmış steril pamuk kullanarak herhangi bir kanamayı durdurmak. Bir veya daha fazla MR-uyumlu vidalar için delikler) oluşturmak ve stabil olana kadar kafatası onları hafifçe yerleştirin. Vidalar onlar DBS elektrot için harici bir konnektör yerleşimini bozmayacak herhangi bir yere yerleştirilmiş olabilir (örn.. Değil, doğrudan elektrot STN ipsilateral arkasında). Biz ideal doğrudan lambda dikişine posterior, kafatası yan kenarlarında yerleşimleri önerilir. Bu noktada, kafatası vida korteks zarar olasılığını azaltır, nispeten kalın bir &quot;Not:. Plastik vidası, aynı zamanda uygun olmasına rağmen, 4-5 mm uzunluğunda kesilmiş Pirinç vidalar, bu protokol kullanılır. </li></ol></li><li> Düz ve dik olmasını sağlamak, stereotaktik kolunda elektrot yerleştirin. Bregma&#39;ya elektrot dokunun, sonra kortikal yüzeye orta hat ve dokunmak için tam 3.6 mm Bregma&#39;ya arka ve 2.5 mm yanal elektrot hareketelektrotla. Kortikal yüzeyinden, ventral olarak elektrot 7.8 mm yerleştirin. Bu koordinatlar nöroanatomik atlas 1 referans alınarak belirlenir. </li><li> Kafatası vida ve elektrot ekleme noktası da dahil olmak üzere diş kafatası üzerinde çimento tabakası yerleştirin. Çimento önce tamamen stereotaktik çerçeve elektrot çıkarmadan sertleştirilmiş kadar bekleyin. Bend elektrot geri ve dayanıklılık için elektrot sistemi ve bağlacının kalanı karşılamak için ek çimento kullanın. </li></ol> 2. fMRI Hazırlık İkinci adım, fizyolojik izleme ekipmanları bobin ve kurulum konumlandırma dahil fMRI için kurulum vardır. <ol><li> Tarama sırasında hareket etmesini önlemek için hayvanın kafasını Güvenli Not:. Bir özel plastik intraauricular bar sistemi baş tespit için burada kullanılmıştır. Kulak kanallarına çubuklarını yerleştirin ve kafa inci sorunsuz döner böylece baş kısmı için güvence altınahiçbir yatay rotasyon ile e dikey yönde. Aparata üst dişleri sabitleyerek baş pozisyonu elde edin. </li><li> Tamamen sıçan anestezisi ve tüm taramaları boyunca istikrarı sağlamak için endtidal CO 2 monitör. Anestetik ve sedasyon ajanlar çeşitli benzer bir şekilde kullanılabilmektedir da anestezi, havalandırma ve kontrol uç tidal CO tarama sırasında 2 seviyesini korumak için, bir izofluran buharlaştırıcı ile birlikte bir MR uyumlu bir küçük hayvan havalandırma sistemi, burada kullanılmıştır. Bir başlangıç ​​hacmi olarak bir hava orta hacmi, yaklaşık 500 ml / dk ile 45 solunum / dk vantilatör ayarlayın. % 2 izofluran ayarlayın ve tarama odasına sıçan aktarın. Sıçan endotrakeal tüp ventilatörün çıkışını takın ve güvenli sıkıca bastırın. Kapnometri mümkün endotrakeal tüp konektörüne yakından bağlı bir tüp kullanılarak elde edilmelidir. 3.3% 2.6% bir Endtidal CO 2 üretmek için havalandırma ses seviyesini ayarlayın. </li&gt; <li> Sıcaklık kontrolü için bir dolaşan sıcak su banyosu ile tarayıcı içine sıçan eklemek için bir MR-uyumlu küçük hayvan tutucu kullanın. Tutucuya banyosunun Pad Teyp ve temiz emici kağıt ile örtün. Sıcak su yatağına sıçan yerleştirin. </li><li> Arteriyel oksijen doygunluğu ve kalp hızı da yararlı fizyolojik parametreleri ise sıcaklık ve karbondioksit seviyelerinin izlenmesi, BOLD fMRI için gereklidir. Bir MR-uyumlu bir rektal sıcaklık probu ve kuyruk tabanına bandı için takın ve daha sonra 37 ° C&#39;de normal vücut sıcaklığının muhafaza edilmesi için su banyosu sıcaklığını ayarlamak Kullanılan anestezik türüne bağlı olarak değişebilir, sırasıyla,% 95-98 onları korumak ve 250-350 bpm, küçük bir hayvan oksimetre sistemi kullanılarak arteriyel oksijen doygunluğu ve kalp atışlarının izlenmesi. Oksijen doygunluğu ve kalp hızı hem anestezi, ventilasyon hacmi ve havalandırma oranı derinliği etkilenmektedir. Ventilasyon hacmi ve hızı gerekebilirdikkatle yeterli endtidal CO 2 düzeyleri ve yeterli oksijen doygunluğu korumak için dengeli olması. </li><li> Bir yüzey bobin BOLD fMRI edinimi için gereklidir. Mümkün olduğu kadar kafa yüzeyine yakın yüzey bobin yerleştirin. Bir kez güvenli, beyin yüzeyine yakın duyarlılık eserler azaltmak amacıyla çimento kap kafasının yüzeyine diş macunu yer Not:. Daha büyük bir yüzey bobinler olabilir ama biz, yaklaşık 1.6 sm bir iç çapa sahip bir ev yapımı alıcı-verici bobin yüzey kullanımı subkortikal derin bölgelerde BOLD yanıt optimize etmek için kullanılır. </li><li> Programlanabilir elektrik stimülatörü sistemine uyarıcı elektrot bağlayın Not:. Biz MR taramaları RF zorlamalara senkronize elektriksel darbeleri sunmak için bir bipolar uyancısına bağlı sistemini tetikleyen bir ısmarlama programlanabilir TTL kullanın. </li><li> FMRI veri toplama sırasında sedasyon ve felç için, (deksmedetomidin bir kokteyl kullanın 0.1epileptik aktivitesi 2 önlemek için% 0.5 &#39;lik düşük dozlu izofluran ile kombine mg / kg / saat ip) ve pankuronyum (1 mg / kg / saat, ip). Pompa manyetik bir ortama yerleştirilebilir için ise ilaç infüzyonu için, bir MR uyumlu şırınga pompası kullanılmalıdır. Alternatif olarak, uzun bir kateter noncompatible pompa boru donanımı kullanılması koşuluyla, manyetik ortamı dışında yerleştirilebilir. </li></ol> 3. fMRI Veri Toplama Üçüncü adım konumlandırma, layneri, anatomik taramaları ve fonksiyonel taramaları da dahil olmak üzere, fMRI kazanım. Bu tekniğin diğer yüksek-alan sistemlerinin adapte ve ticari MR bobinleri yapılmış olabilir ama ev yapımı bir yüzey bobini ile 9.4 Tesla sistemi, burada kullanılmıştır. <ol><li> Mıknatısın merkezinde tarayıcı ve yerine sıçan yerleştirin. Tam ilgi beyin bölgelerine göre mıknatıs içindeki sıçan ortalamak için üç uçak izci görüntü kullanın ve hızlı eşlemi homojen için shimmingilgilenilen bölgelerinde manyetik alan Nize. </li><li> Sagittal T2 ağırlıklı NADİR dizisi (, matris boyutu, 256 x 256, kesit kalınlığı 1.5 mm; TR / TE 1500/11 ms; NADİR Factor, 8; Açı çevirin, 180 ° FOV, 2.56 x 2.56 cm 2) kullanın anterior commissura yerini bulmak ve bu konuma sonraki görüntüleri hizalamak. Bu noktaya sekiz dilim tek-shot GE-EPI taramalar (TR / TE 1000/14 msn; 128 x 128 için yeniden matris boyutu, 96 x 96;, kesit kalınlığı, 1mm FOV, 2.56 x 2.56 cm 2) hizalayın koronal yönlendirme ile. </li><li> Fonksiyonel taramalarda, 40 sn dinlenme ardından 20 sn dinlenme ayarlanmış stimülasyon çıkışı senkronize 1 ikinci temporal çözünürlük, 10 sn stimülasyon, 70 ardışık EPI taramaları kullanın. Nörovasküler kurtarma sağlamak için taramalar arasında 90 saniyelik bir az izin. Ortalayarak sinyal-gürültü oranını artırmak için her uyarım parametre birden fazla tekrarlanan taramalar elde. Kukla bir dizi tarama (genellikle 4-8 kullanın) Gürültü azaltma için taramaya hemen önce. Ortalama, coregistration ve kafatası-sıyırma Bu ortamda atlanabilir rağmen, 4. bölümde anlatılan yöntemi kullanarak deney başarılı olmasını sağlamak için görüntü elde anda BOLD yanıtı onaylayın. </li><li> Fonksiyonel tarama tamamlandıktan sonra, T2-ağırlıklı NADİR spin-eko sekansı (FOV, 2.56 x 2.56 cm 2 kullanın; matris boyutu, 256 x 256, kesit kalınlığı, 1 mm; TR / TE, 2500/33 ms; ortalamalar, 8 ) in vivo elektrodun anatomik pozisyonunu ölçmek için uygulanır. Anterior / posterior, medial / lateral ve dorsal / ventral eksen boyunca elektrot dışlayıcı ucu ölçmek ve elektrot yerleştirme onaylamak için birden fazla koronal ve sagital bölümleri edinin. Yüksek çözünürlüklü manyetik rezonans mikroskopi (FOV, 1.8 x 1.28 cm, matris boyutu, 360 x 256, kesit kalınlığı, 0.5 mm; TR / TE, 2500/12.6 ms; NADİR faktörü, 8; ortalamalar, 280) incelemek için kullanılabilir ilgili çıkarılmasından sonra, elektrot sisteminin kesin yeriYakın Nöroanatomik yapılara ve elektrot yerleştirme 3 doğruluğunu onaylayın. </li></ol> 4. fMRI Veri İşleme ve Analizi Dördüncü adım işleme ve tepki haritalar ve yüzde BOLD sinyal değişikliği hesaplama nesil de dahil olmak fMRI verilerin analizi. Bir bilgi işlem ortamında (örneğin MATLAB) veya ticari fMRI yazılım araçları (örneğin. SPM, FSL veya AFNI) çalışan özel programlar kullanılabilir. <ol><li> Across-konu takiben, denek içi sıklığına göre ilk görüntü coregistration ve veri ortalama ile başlayın Not:. Bu kullanarak SPM kodları başarmak. </li><li> Sinyal eşikleme ile ilgi elle tanımlanmış bir bölge (ROI) kullanılarak nonbrain doku kaldırmak için sıyırma kafatası gerçekleştirin. Otomatik kafatası sıyırma algoritmalar kullanılabilir. </li><li> BOLD res arasındaki ilişkinin korelasyon katsayısı hesaplanarak tepki haritalar derlemekzaman ve her vokselin için uyarma paradigması üzerinde Ponse. Hemodinamik yanıt gecikme için hesaba paradigma birkaç saniye geciktirmek gerekebilir. P Set anlamlı seviyesi &lt;Bonferroni düzeltmesinden sonra 0.05. Diğer istatistiksel yöntemler kullanılabilir. Gauss Rastgele Field dayalı Rastgele Alan Teorisi veya küme düzeyi düzeltme kullanarak çoklu karşılaştırmalar için düzelterek daha hassas analiz 4 için Bonferroni düzeltmesi yerine yapılabilir Not:. Hemodinamik gecikme hedeflenen beyin bölgelere göre değişebilir, farmakolojik ajanlar kullanılabilir ve fizyolojik parametreleri. Bu konu içinde ve arasındaki konular değişkenliği önlemek amacıyla bu parametreleri kontrol etmek çok önemlidir. </li><li> Zaman ders veri ayıklamak için bir yatırım getirisi tanımlayarak BOLD yanıtı ölçmek. Aynı anatomik yapısı içinde tüm voksellerden genelinde yüzde sinyal değişikliği ortalama. Genel Doğrusal Model kullanılarak voksel-bilge analizi de 5 kullanılabilir. </li></ol>

<ol><li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+rat+brain+in+stereotaxic+coordinates%2C+5th+edition%22">The rat brain in stereotaxic coordinates, 5th edition</a>. , Academic Press. (2004).</li>
<li>Fukuda, M., Vazquez, A. L., Zong, X., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+the+alpha%282%29-adrenergic+receptor+agonist+dexmedetomidine+on+neural%2C+vascular+and+BOLD+fMRI+responses+in+the+somatosensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Effects of the alpha(2)-adrenergic receptor agonist dexmedetomidine on neural, vascular and BOLD fMRI responses in the somatosensory cortex.</a> Eur. J. Neurosci. 37 (2), 80-95 (2013).</li>
<li>Lai, H. Y., Younce, J. R., Albaugh, D. L., Kao, Y. C., Shih, Y. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+MRI+reveals+frequency-dependent+responses+during+deep+brain+stimulation+at+the+subthalamic+nucleus+or+internal+globus+pallidus%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Functional MRI reveals frequency-dependent responses during deep brain stimulation at the subthalamic nucleus or internal globus pallidus.</a> NeuroImage. In press, (2013).</li>
<li>Frackowiak, R. S. J., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFrackowiak%2C+RSJ+%22Human+Brain+Function%22">Human Brain Function</a>. , (2004).</li>
<li>Poline, J. B., Brett, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+general+linear+model+and+fMRI%3A+does+love+last+forever%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">The general linear model and fMRI: does love last forever.</a> NeuroImage. 62, 871-880 (2012).</li>
<li>Min, H. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+induces+BOLD+activation+in+motor+and+non-motor+networks%3A+an+fMRI+comparison+study+of+STN+and+EN%2FGPi+DBS+in+large+animals%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">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.</a> NeuroImage. 63, 1408-1420 (2012).</li>
<li>Lozano, A. M., Lipsman, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+and+Regulating+Dysfunctional+Circuits+Using+Deep+Brain+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Probing and Regulating Dysfunctional Circuits Using Deep Brain Stimulation.</a> Neuron. 77, 406-424 (2013).</li>
<li>DeLong, M., Wichmann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+for+movement+and+other+neurologic+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation for movement and other neurologic disorders.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 1265, 1-8 (2012).</li>
<li>Goodman, W. K., Alterman, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+for+intractable+psychiatric+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Rev.+Med%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation for intractable psychiatric disorders.</a> Ann. Rev. Med. 63, 511-524 (2012).</li>
<li>Pizzolato, G., Mandat, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+for+movement+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Integr.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation for movement disorders.</a> Front. Integr. Neurosci. 6, 2 (2012).</li>
<li>Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+we+can+do+and+what+we+cannot+do+with+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">What we can do and what we cannot do with fMRI.</a> Nature. 453, 869-878 (2008).</li>
<li>Li, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+deep+brain+stimulation+in+Parkinsonian+rats+directly+influences+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Therapeutic deep brain stimulation in Parkinsonian rats directly influences motor cortex.</a> Neuron. 76, 1030-1041 (2012).</li>
<li>Pan, W., Thompson, G., Magnuson, M., Majeed, W., Jaeger, D., Keilholz, S. Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent. (42), (2010).</li>
<li>Huttunen, J. K., Grohn, O., Penttonen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coupling+between+simultaneously+recorded+BOLD+response+and+neuronal+activity+in+the+rat+somatosensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Coupling between simultaneously recorded BOLD response and neuronal activity in the rat somatosensory cortex.</a> NeuroImage. 39, 775-785 (2008).</li>
<li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+investigation+of+the+basis+of+the+fMRI+signal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal.</a> Nature. 412, 150-157 (2001).</li>
<li>Shih, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+scenario+for+negative+functional+magnetic+resonance+imaging+signals%3A+endogenous+neurotransmission%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">A new scenario for negative functional magnetic resonance imaging signals: endogenous neurotransmission.</a> J. Neurosci. 29, 3036-3044 (2009).</li>
<li>Shih, Y. Y., Wey, H. Y., De La Garza, B. H., Duong, T. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Striatal+and+cortical+BOLD%2C+blood+flow%2C+blood+volume%2C+oxygen+consumption%2C+and+glucose+consumption+changes+in+noxious+forepaw+electrical+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Striatal and cortical BOLD, blood flow, blood volume, oxygen consumption, and glucose consumption changes in noxious forepaw electrical stimulation.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 31, 832-841 (2011).</li>
<li>Shmuel, A., Augath, M., Oeltermann, A., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Negative+functional+MRI+response+correlates+with+decreases+in+neuronal+activity+in+monkey+visual+area+V1%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Negative functional MRI response correlates with decreases in neuronal activity in monkey visual area V1.</a> Nat. Neurosci. 9, 569-577 (2006).</li>
<li>Schridde, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Negative+BOLD+with+large+increases+in+neuronal+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb.+Cortex%22%5BJournal%5D)">Negative BOLD with large increases in neuronal activity.</a> Cereb. Cortex. 18, 1814-1827 (2008).</li>
<li>Shmuel, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustained+negative+BOLD%2C+blood+flow+and+oxygen+consumption+response+and+its+coupling+to+the+positive+response+in+the+human+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Sustained negative BOLD, blood flow and oxygen consumption response and its coupling to the positive response in the human brain.</a> Neuron. 36, 1195-1210 (2002).</li>
<li>Harel, N., Lee, S. -P., Nagaoka, T., Kim, D. -S., Kim, S. -G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Origin+of+negative+blood+oxygenation+level%E2%80%93dependent+fMRI+signals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Origin of negative blood oxygenation level–dependent fMRI signals.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 22, 908-917 (2002).</li>
<li>Lee, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+and+local+fMRI+signals+driven+by+neurons+defined+optogenetically+by+type+and+wiring%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Global and local fMRI signals driven by neurons defined optogenetically by type and wiring.</a> Nature. 465, 788-792 (2010).</li>
<li>Carmichael, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+MRI+with+active%2C+fully+implanted%2C+deep+brain+stimulation+systems%3A+safety+and+experimental+confounds%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Functional MRI with active, fully implanted, deep brain stimulation systems: safety and experimental confounds.</a> NeuroImage. 37, 508-517 (2007).</li>
<li>Tagliati, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safety+of+MRI+in+patients+with+implanted+deep+brain+stimulation+devices%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Safety of MRI in patients with implanted deep brain stimulation devices.</a> NeuroImage. 47 Suppl 2, 53-57 (2009).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Aynı anda DBS ve fMRI in vivo olarak, sinir stimülasyonu devre küresel alt tepkilerinin tanımlanması ve karakterizasyonu için gelecek vaat eden bir deneysel araç kiti temsil eder. Gibi elektrofizyolojik kayıtları gibi mevcut diğer araçlar üzerinde bu tekniğin en büyük avantajı, beyin dokusunun büyük ve çeşitli bir alan herhangi bir hedefe DBS yanıt incelendi sayede fMRI, görece tarafsız doğada yatıyor. Açıklanan protokol, sıçanda DBS-FMRI özel olmakla birlikte, DBS tepkilerin görüntüleme da başarılı bir şekilde...

Nöral devre aktivitenin küresel mansap etkileri belirlenmesi sistemleri nörobilim birçok alanlar için önemli bir meydan okuma ve hedefi temsil eder. Araçlar azlığı bu ihtiyacı karşılamak anda mevcut, ve bu nedenle uygun deney düzeneklerinin artan erişilebilirlik için bir talep var. Nöron devresi aktivasyon küresel sonucu değerlendirmek için böyle bir yöntem, derin beyin elektrik stimülasyonu (DBS) ve fonksiyonel MR (fMRI) aynı anda uygulanması dayanır. DBS-fMRI büyük bir mekansal ölçekte devre aktivasyonuna alt yanıtların tespiti için izin verir ve hemen hemen herhangi bir stimülasyon bir hedefe uygulanabilmektedir. Bu araç takımı, terapötik yüksek frekanslı yanıtların uyarılmasına karakterizasyonu dahil olmak üzere, ön-klinik çalışmalar, translasyon için oldukça uygundur. Uygun bir MRI tarayıcısı erişim yanı sıra, başarılı DBS-fMRI deneyler variabl bir dizi dikkate gerektirirelektrot tipi, sedasyon yöntemi, ve fizyolojik parametrelerin bakım dahil olmak üzere es. Örneğin, elektrot seçim uyarma etkinliği (örneğin,. Talebi boyut ve iletkenlik, mono-bipolar vs), hem de MR uyumluluk ve elektrot artefakt büyüklüğüne ilişkin faktörlere dayalı olmalıdır. Elektrot eserler elektrot malzeme ve boyutu, hem de kullanılan tarama dizisine göre değişir, çalışma öncesi deneysel testleri, her bir çalışma için uygun bir elektrot türünü belirlemek için kullanılması gerekmektedir. Genel olarak, tungsten mikrotel elektrotlar bu protokol için tavsiye edilir. Felçli ve sedatif seçimi etkili hayvan hareketsiz ve kan oksijen seviyesi bağımlı (BOLD) sinyal bazı sakinleştirici baskılayıcı etkilerini azaltmak için yapılmalıdır. Son olarak, vücut sıcaklığı ve oksijen doygunluğu de dahil olmak üzere uygun fizyolojik parametrelerin, en hayvanı korumak için önemlidir. Biz DBS için geliştirdik protokolü-FMRI bu potansiyel engellerin birçoğunun üstesinden, ve bizim ellerde, sağlam ve tutarlı sonuçlar sağlar. Ayrıca, bu deney prosedürleri kolayca optogenetic uyarılması da dahil olmak üzere, alternatif uyarma yöntemleriyle FMRI kombinasyonu için kabul edilebilir.

<table><tbody><tr><td>İzofluran (Foran)</td> <td>Baxter</td><td>1001936060</td><td></td></tr><tr><td>Deksmedetomidin (Deksomitör)</td> <td>Pfizer</td><td>145108-58-3</td><td></td></tr><tr><td>Pankuronyum Bromür</td><td>Selleckchem</td><td>S2497</td><td></td></tr><tr><td>9.4 T Küçük Hayvan MRI</td><td>Bruker</td><td></td><td>BioSpec Sistemi BGA-9S gradyan</td></tr><tr><td>Sterotaktik Çerçeve</td><td>ile Kopf</td><td></td><td>Model 962</td></tr><tr><td>Küçük Hayvan Vantilatörü</td><td>CWE, Inc.</td><td>12-02100</td><td>Model SAR-830</td></tr><tr><td>Diş Çimentosu</td><td>A-M Sistemleri</td><td>525000</td><td>Teets Soğuk</td></tr><tr><td>Kürleme MouseOx Plus Sistemi</td><td>STARR Life Science Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kapnometre</td><td>Surgivet, Smith Medical</td><td></td><td>V9004 Serisi</td></tr><tr><td>Uyaran İzolatör</td><td>Dünyası Hassas Aletler</td><td></td><td>Model A365</td></tr><tr><td>MR uyumlu Pirinç Vidalar</td><td>McMaster Carr</td><td>94070A031</td><td>0-80 diş boyutu, 1/4 inç. İstenilen uzunlukta kesilebilir.</td></tr><tr><td>Tungsten Tel</td><td>California İnce Tel Şirketi</td><td>100211</td><td>MR uyumlu uyarıcı mikroelektrot</td></tr><tr><td>Şırınga Pompası</td> yapmak için kullanılır <td>Harvard Appartus</td><td></td><td>Model PHD 2000 (MRI uyumlu değil)</td></tr></tbody></table>

kemirgenler eşzamanlı fmri ile derin beyin stimülasyonu

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

Çeşitli hedeflere derin beyin stimülasyonu (DBS) ile küresel ve mansap nöronal yanıtları görselleştirmek için, biz kan oksijen seviyesi bağımlı (BOLD) fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) eşzamanlı DBS ile görüntü kemirgenler için kullanmak için bir protokol geliştirdik. DBS fMRI elektrot implantasyonu doğruluğu da dahil olmak üzere teknik sorunlar bir dizi sunuyor, MR aynı anda hayvan hareket, ve fizyolojik parametrelerin bakım ortadan kaldırırken herhangi bir nöronal etkileri en aza indirmek için anestezi ve felçli bir elektrot, seçim tarafından oluşturulan eserler, hangi sapma bulandırabilir BOLD sinyal. Laboratuvarımız bu olası sorunların çoğu üstesinden yeteneğine sahip olan prosedürleri bir dizi geliştirdi. Elektrik stimülasyonu için, ev yapımı tungsten bipolar mikroelektrot anestezi bireyde uyarım yerinde stereotaktik eklenir kullanılır. Görüntüleme için hazırlık, kemirgenler bir plastik baş kısmının sabit ve vardırmıknatıs deliğin aktarılır. Tarama sırasında sedasyon ve felç için, deksmedetomidin ve pankuronyum bir kokteyl sürekli izofluran minimal doz ile birlikte, doluyor, bu hazırlık volatil anestezik BOLD tavan etkisini en aza indirir. Bu deneyde, örneğin, subtalamik çekirdek (STN) uyarılmasının motor korteks merkezli, ipsilateral kortikal bölgelerinde esas olarak gözlenir KALIN tepkiler üretir. Eşzamanlı DBS ve fMRI stimülasyon konumu ve stimülasyon parametreleri üzerine nöral devrelerin kesin modülasyon bağımlı sağlar ve bölgesel önyargı ücretsiz nöronal modülasyonların gözlem izin verir. Bu teknik, deneysel hem de klinik DBS için etkileri olan, hemen hemen herhangi bir beyin bölgesinde sinir devresi modüle aşağı etkilerini araştırmak için kullanılabilir.

Örnek işlevsel veri yandaki subtalamik çekirdeğe takılan bir uyarıcı elektrot ile tek bir sıçan yukarıdaki protokole uygun olarak elde edildi. DBS FMRI görüntü elde etmek için gerekli kurulum bir örnek, Şekil 1 &#39;de verilmiştir. Uyarım 0.3 mA, 130 Hz ve 0.09 msn darbe genişliğinin frekans bir genlik ile, yukarıdaki protokole uygun uygulanmıştır. Ipsilateral motor korteks sağlam aktivasyonu sürekli uyarım hedef olarak subtalamik çekirdek Bu protokol kullanılarak görselleştirilmiştir. Bir kare dalga uy...

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

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

Merhaba, ben John Ya. Ben de Dan Alba. Bugün, bir sıçanda eş zamanlı derin beyin stimülasyonu ile fonksiyonel MRI yöntemini göstereceğiz.Bu tekniği, beynin çeşitli hedeflerine uygulanan derin beyin stimülasyonuna karşı beyin genelindeki fonksiyonel yanıtları haritalamak için kullanabiliriz. Bu prosedür; stereotaktik elektrot implantasyonu, fMRI veri toplama ve fonksiyonel yanıtların analizini içerir. İlk adım elektrot implantasyonudur.Subtalamik nükleusa tek taraflı olarak bir elektrot implante edeceğiz. İşleme, hayvanın tamamen anestezi edilmesiyle başlayacağız ve prosedür boyunca oksijenasyon ile vücut sıcaklığı dahil olmak üzere fizyolojik parametreleri izleyeceğiz. Tüyleri temizleyerek cerrahi bölgenin hazırlanmasına başlayın ve hayvanı stereotaktik bir çerçeveye sabitleyin.İşlem sırasında hayvanın gözlerini yağlamak için pomad kullanın. Bölgeye antiseptik uygulayın ve steril alana örtüleri yerleştirin. Cerrahi alanın hazırlığını tamamlayın.Kafatası üzerindeki deri ve fasyayı, Bregma ve Lambda noktalarının açığa çıktığından emin olarak kaldırın. Prosedürün ilerleyen aşamalarında siman tutunmasını artırmak için kafatası yüzeyini bir skalpel yardımıyla pürüzlendirin. Kemik yüzeyi

deep-brain-stimulation-with-simultaneous-fmri-in-rodents

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Sinirbilim

Biz, sinirsel aktivite ve kan oksijenlenme seviyesi bağımlı (BOLD) MRG sinyal arasındaki ilişkinin araştırılması için bir platform sağlayan, aynı anda fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ve kemirgen beyin elektrofizyolojik kayıt için bir yöntem geliştirdik.

Kemirgen Beyin aynı anda fMRI ve Elektrofizyoloji

Kaynak: Casquero-Veiga, M. et al. Sıçanlarda Derin Beyin Stimülasyonunun İndüklediği Aktivite Modellerini Ortaya Çıkarmak için İn vivo Pozitron Emisyon Tomografisi. J. Vis. Uzm. (2022).Bu video, bir sıçan modelinde FDG-PET görüntüleme kullanılarak derin beyin stimülasyonunun (DBS) metabolik etkilerini göstermektedir. Artmış veya baskılanmış metabolik aktiviteye sahip beyin bölgelerini haritalamak için FDG uygulaması, DBS uygulaması ve PET/CT görüntülemede yer alan adımları ana hatlarıyla...

Sıçanlarda Akut Derin Beyin Stimülasyonunun İndüklediği Metabolik Nöromodülasyonun In Vivo FDG-PET Kullanılarak Değerlendirilmesi

Kaynak: Batra, V., et al. İntravenöz metamfetamin kendi kendine uygulama üzerindeki derin beyin stimülasyon etkilerini değerlendirmek için genel bir yöntem. J. Vis. Uzm. (2016).Bu video, hayvanın bir kola basarak intravenöz metamfetamini kendi kendine uyguladığı ve nucleus accumbens'te dopamin salınımının neden olduğu kompulsif uyuşturucu arama davranışına yol açan bir sıçan uyuşturucu bağımlılığı modelini göstermektedir. Buna karşı koymak için, sıçan, implante edilmiş bir bipolar elektrot...

Bir Sıçan Modelinde Uyuşturucu Bağımlılığı Tedavisi Olarak Derin Beyin Stimülasyonu

Kaynak: Selvakumar, T., et al., Anterior Talamik Çekirdeğin Derin Beyin Stimülasyonundan Sonra Sıçan Hipokampüsündeki Gen İfadesi Değişikliklerinin Analizi. J. Vis. Uzm. (2015)Bu video, nöronal aktiviteyi modüle eden ve hipokampus ile iletişimi geliştiren, nöronal sağkalımı ve nörojenezi destekleyen derin beyin stimülasyonunu (DBS) uygulamak için sıçan beynine elektrot yerleştirme prosedürünü göstermektedir.

Bir Sıçan Modelinde Derin Beyin Stimülasyonunun Hipokampal Nöronal Aktivite Üzerine Etkileri

Derin Beyin Stimülasyonu (DBS) cerrahisinin terapötik etkilerinin altında yatan mekanizmanın araştırılması gerekiyor. Bu yazıda sunulan yöntemler, DBS cerrahisi sonrası nörojenezi kolaylaştırabilecek aday genlerin gen ekspresyon profilini analiz ederek DBS tarafından tetiklenen hücresel olayları incelemek için deneysel bir yaklaşımı tanımlamaktadır.

Ön Talamusun Çekirdek Derin Beyin Stimülasyon sonra Sıçan Hippocampus Gen İfade Değişim Analizi

Sıçanların subtalamik çekirdeğine (STN) elektrotların implante edilmesi için bir yöntem açıklanmıştır. STN'nin daha iyi lokalizasyonu, bir mikro kayıt sistemi kullanılarak sağlandı. Ayrıca, hayvanın başı ile stimülatör arasında uzun süreli bağlantılar ile karakterize edilen bir stimülasyon kurulumu sunulmaktadır.

Mikroelektrod Uzun vadeli Derin Beyin Stimülasyonu için Sıçan Subtalamik Nucleus içine elektrotlar implantasyonu Rehberli

Bu makale, IV metamfetamin bağımlılığının tedavisi için uyuşturucu kullanım ortamından zamansal ve mekansal olarak ayrı olan intrakraniyal elektriksel stimülasyonun verilmesini açıklamaktadır.

İntravenöz Metamfetamin Self-İdaresi Derin Beyin Stimülasyonu Etkileri değerlendirilmesi için Genel Bir Yöntem

Bu iletişim kuralı bir cerrahi kurulum için kalıcı epicranial elektrot soket ve implante göğüs Puarı Rodents açıklar. İkinci bir elektrot yuvaya yerleştirerek, Transkraniyal elektrik beyin stimülasyonu farklı türde uyarı hayvanlarda olduğu gibi kafatası ile motor sistemi teslim edilemez.

Transkraniyal elektrik beyin stimülasyonu uyarı Rodents

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 protokol, düşük doz deksmedetomidin ile birlikte düşük doz izofluran kullanan bir sıçandan kararlı istirahat durumu fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (rs-fMRI) verilerini elde etmek için bir yöntem açıklar.

Sıçanda Dinlenme Durumu Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme Verilerinin Alınması

Bu çalışmada, in vivo FDG-PET ile akut derin beyin stimülasyonunun neden olduğu metabolik nöromodülasyonu değerlendirmek için klinik öncesi deneysel bir yöntem tanımlanmıştır. Bu makale, stereotaksik cerrahiden stimülasyon tedavisinin uygulanmasına ve PET görüntülerinin elde edilmesi, işlenmesi ve analizine kadar tüm deneysel adımları içermektedir.

İn vivo Sıçanlarda Derin Beyin Stimülasyonunun İndüklediği Aktivite Kalıplarını Ortaya Çıkarmak için Pozitron Emisyon Tomografisi

Öğrenin kemirgenlerde eşzamanlı fMRI ve derin beyin stimülasyonu yöntemini. Bu teknik, çeşitli hedeflere elektriksel uyaranın beyin yanıtlarını haritalamayı sağlar ve nörobilim araştırmalarında güçlü bir araçtır.

Kemirgenler Eşzamanlı fMRI ile derin beyin stimülasyonu

Daha fazla video keşfet