In vivo beeldvorming van Optic Nerve Fiber Integrity by-Contrast Enhanced MRI in Muizen

* These authors contributed equally
Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Summary

Deze video illustreert een methode, met behulp van een klinische 3 T scanner, voor contrast-versterkte MRI van de naïeve muis visuele projectie en voor herhaalde en longitudinale in vivo studies van de oogzenuw degeneratie geassocieerd met acute oogzenuw verpletteren letsel en chronische oogzenuw degeneratie in knock-out muizen (p50 KO).

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Fischer, S., Engelmann, C., Herrmann, K. H., Reichenbach, J. R., Witte, O. W., Weih, F., Kretz, A., Haenold, R. In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice. J. Vis. Exp. (89), e51274, doi:10.3791/51274 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Het knaagdier visuele systeem omvat retinale ganglion cellen en hun axonen die de oogzenuw te vormen om thalamische en middenhersenen centra, en postsynaptische projecties in te voeren om de visuele cortex. Op basis van zijn aparte anatomische structuur en gemakkelijke toegankelijkheid, is het uitgegroeid tot de favoriete structuur voor studies op neuronale overleving, axonale regeneratie, en synaptische plasticiteit. Recente ontwikkelingen in de MRI zijn de in vivo visualisatie van de retino-tectal deel van deze projectie met behulp van mangaan gemedieerde contrast enhancement (MEMRI) ingeschakeld. Hier presenteren we een MEMRI protocol ter illustratie van de visuele projectie in muizen, waarbij resoluties (200 um) 3 worden bereikt gebruikelijke 3 Tesla scanners. We zien hoe intravitreale injectie van een enkele dosis van 15 nmol MnCl2 tot een verzadigde verbetering van de intacte uitsteeksel binnen 24 uur. Met uitzondering van het netvlies, zijn veranderingen in de intensiteit van het signaal onafdent van samenvallende visuele stimulatie of fysiologische veroudering. We deze techniek verder toepassen lengterichting te controleren axonaledegeneratie in respons op acute optische zenuw letsel, een paradigma waarbij Mn 2 + vervoer volledig arrestaties op de laesie. Omgekeerd actieve Mn 2 + transport kwantitatief evenredig met de levensvatbaarheid, nummer en elektrische activiteit van axon vezels. Voor een dergelijke analyse, illustreren we Mn 2 + transportkinetiek langs de visuele pad in een transgene muismodel (NF-kB p50 KO) weergeven van spontane atrofie van sensorische, waaronder visuele, projecties. In deze muizen, MEMRI geeft verminderd, maar niet vertraagd Mn2 + transport in vergelijking met wildtype muizen, waardoor onthullend tekenen van structurele en / of functionele beperkingen door NF-KB mutaties.

Samengevat, MEMRI gunstig bruggen in vivo testen en post mortem histologie voor de characterizatiop van zenuwvezel integriteit en activiteit. Het is zeer nuttig voor longitudinale studies op axonale degeneratie en regeneratie, en onderzoeken van mutante muizen voor echt of induceerbare fenotypes.

Introduction

Op basis van haar gunstige neuro-anatomische structuur het knaagdier visuele systeem biedt unieke mogelijkheden om farmacologische stoffen en hun vermogen evalueren om neuroprotection 1 of pro-regeneratieve effecten 2,3 bemiddelen. Bovendien kan onderzoek naar de functionele en neuro-anatomische kenmerken van muis mutanten, zoals onlangs geïllustreerd voor muizen die het presynaptische steiger eiwit Bassoon 4. Bovendien is een breed spectrum van aanvullende instrumenten biedt extra kenmerken van retinale ganglioncellen (RGC) en RGC axon nummers evenals RGC activiteit, bijvoorbeeld door elektroretinografie en gedragstesten, en de bepaling van de corticale herschikkingen door optische beeldvorming van intrinsieke signalen. De laatste technische ontwikkelingen in de laser microscopie mogelijk te maken de in situ visualisatie van RGC regeneratie door diepe weefsel fluorescentie beeldvorming in ganse berg exemplaren van de oogzenuw (ON) en de hersenen. In deze histologsche benadering, tetrahydrofuraan gebaseerd weefsel clearing in combinatie met licht blad fluorescentie microscopie maakt de oplossing van enkele vezels die opnieuw in te voeren in de deafferented ON en tractus opticus 5. Hoewel dergelijke technieken superieur resolutie en bepaling van groeipatronen kunnen zijn, ze repetitief en longitudinale analyses van individuele groei gebeurtenissen, die bijzonder gewenst zijn om het proces van langdurige regeneratie kan beoordelen.

Contrast-versterkte MRI is gebruikt voor de minimaal invasieve visualisatie van de retino-tectal projectie bij muizen en ratten 6,7. Dit kan worden bereikt door directe intra-oculaire aflevering van paramagnetische ionen (bijvoorbeeld Mn2 +) retinale cellen. Als calcium analoge, Mn 2 + wordt via voltage-gated calcium kanalen opgenomen in RGC somata en langs de axonale cytoskelet van de intacte ON en tractus opticus actief vervoerd. Terwijl het zich ophoopt in de hersenen kernenvan de visuele projectie, dwz de laterale nucleus geniculate (LGN) en superieure colliculus (SC), transsynaptische propagatie in de primaire visuele cortex lijkt verwaarloosbaar 8,9, maar het kan voorkomen 10,11. Onder MR sequencing, paramagnetische Mn 2 + breidt MR contrast voornamelijk door het verkorten van de T 1 spin-rooster relaxatietijd 12. Dergelijke Mn 2 + versterkte MRI (MEMRI) is met succes in diverse neuro-anatomische en functionele studies van ratten, inclusief de beoordeling van axonale regeneratie en degeneratie na ON letsel 13,14 toegepast, de precieze anatomische mapping van de retino-tectal projectie 15 , evenals de bepaling van axonaal transport karakteristieken na farmacologische behandeling 16. Recente verbeteringen in de dosering, toxiciteit en kinetiek van neuronale Mn2 + opname en transport, alsmede een verbeterde MRI protocollen toepassing uitgebreid onderzoek naar transgene9 muizen met 3 Tesla scanners gebruikt in klinische praktijk 17.

Hier presenteren we een MEMRI protocol geschikt zijn voor longitudinale in vivo beeldvorming van de muis retino-tectal projectie en voorbeelden van de toepasbaarheid van het beoordelen van Mn 2 + afhankelijke versterking signaal onder naïef en diverse neurodegeneratie voorwaarden. Ons protocol legt bijzondere nadruk op MR data-acquisitie in een matig 3 T magnetisch veld dat is over het algemeen toegankelijker dan toegewijde dier scanners. In naïeve muizen, we zien hoe darmkanaal-specifiek signaal intensiteit kan zijn aanzienlijk en reproduceerbaar worden verhoogd na intravitreaal (ivit) Mn 2 +-toepassing. Kwantitatief, Mn 2 + voortplanting langs de visuele projectie gebeurt onafhankelijk van het normale verouderingsproces (gemeten tussen 3 en 26 maanden oude muizen) en vergroting ongevoelig is voor visuele stimulatie en aanpassing aan de duisternis. Daarentegen Mn 18 alsook in nfkb1 knock-out muizen (p50 KO) lijden aan spontane apoptotische RGC dood en ON degeneratie 19. Dus, in het vergroten van conventionele histologische analyse, longitudinale MEMRI analyse van individuele dieren maakt profilering van unieke kinetiek van neurodegeneratieve processen. Dit moet nuttig zijn voor studies over neuroprotection en axonale regeneratie geassocieerd met farmacologische of genetische interventies blijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle dierlijke interventies worden uitgevoerd in overeenstemming met het Europees Verdrag voor Animal Care en gebruik van proefdieren en de ARVO verklaring voor het gebruik van dieren in Oogheelkundige en Vision Research. Alle experimenten zijn goedgekeurd door de lokale ethische commissie. De procedure van ON letsel bij muizen wordt elders 9 beschreven.

1. Intravitreale Mangaan Injection

  1. Voer de Mn2 + injectie 24 uur vóór de MR scannen met behulp van een assistent. Verdoven dieren door intraperitoneale injectie van een 5% chloraalhydraatoplossing (420-450 mg / kg lichaamsgewicht in steriele PBS). Voor aanvullende topische anesthesie, breng een druppel vloeistof conjuncain (0,4% oxybuprocaïne hydrochloride) om het hoornvlies voorafgaand aan oog punctie. Injecteren 15 nmol Mn 2 + per oog bereiden een 7,5 mM MnCl2 oplossing, bijvoorbeeld door het verdunnen van 1 L 1 M MnCl2 stockoplossing in 132 LH 2 </ Sub> O. Laad 5 ul van de uiteindelijke oplossing in een 5 pl Hamilton spuit verbonden met een 34 G klein naaf verwisselbare naald (RN naald).
  2. Bij het starten met het rechter oog, plaatst u de muis-linker-zijdige onder een binoculair microscoop en voorzichtig open en zet de juiste oog tussen de duim en wijsvinger van je linkerhand. Pak de spuit met je rechterhand en pak de naald dicht bij de tip. Voor atraumatische punctie van de oogbol, voorzichtig steek de naald in het glasachtig lichaam in de infero-temporele omtrek ongeveer 1 mm distaal van de limbus, waardoor sclerale schepen sparen.
  3. Vervolgens, de assistent langzaam past de totale 2 pl terwijl het regelen van de omvang van de Hamilton spuit. Tijdens deze procedure bewaken optimale plaatsing van de naald onder de microscoop en punctie van de lens of morsen van de vloeistof te voorkomen. Houd de naald statisch geplaatst voor een extra 30 seconden, trek hem dan langzaam naar vloeibaar te minimaliserenlekkage vanuit de injectieplaats.
  4. Tijdens de gehele procedure, moet speciale zorg worden genomen om de druk op de ogen te vermijden. Ook, vermijd hard of talrijke pogingen om doorboren de oogbol. Sinds Mn 2 + opname in RGC en transport langs de ON is al verzadigd bij 15 nmol MnCl2, dit minimaliseert signaal variaties met iets onnauwkeurig injectie volumes. Voor bilaterale verbetering van het signaal van de visuele projectie, herhaal de injectie procedure voor het linkeroog.
  5. Breng ofloxacine bevattende (3 mg / ml) oogdruppels en panthenol bevattende zalf eenmaal na de procedure ooginfecties en drogen van de ogen te voorkomen. De terugkeer van de muizen naar hun kooien onder normale woonomstandigheden tot het begin van de MR-scan.

2. Animal Voorbereiding voor MRI

  1. Verdoven van de muis door toediening van een 2% / 98% isofluraan / zuurstof gasmengsel. Monteer de muis op een muis houder in een bijna horizontale, niet getwist positie. Insert het in de MR spoel, die vervolgens wordt aangepast in de MR-scanner. Monitor ademhaling en hartslag door geschikte systemen. Voor technische details, zie Herrmann et al. 20.
  2. Tijdens MRI, levering anesthesie door continue inblazen van een aanvankelijk 1,5% / 98,5% isofluraan / zuurstof gasmengsel via een verdamper aangesloten op de muis hoofd houder door een geïntegreerde buis. Tijdens het scannen, stel de diepte van anesthesie volgens de opgenomen vitale parameters (bijvoorbeeld streven naar een stabiele ademhalingssnelheid van 40 ademhalingen per minuut). Met een verwarmingsinrichting hou het oppervlak lichaamstemperatuur stabiel tussen 35 en 37 ° C, zoals gemeten met een temperatuursensor gepositioneerd aan de abdominaal van de muis. Voor technische details, zie Herrmann et al. 17.
  3. Na de scan, bevrijden de muis van de houder en voorzien van zuivere zuurstof om het herstel van de anesthesie te versnellen. Daarnaast houdt de lichaamstemperatuur stabiel door het gebruik vaneen rood licht warmtebron.

3. MRI protocol

  1. Het protocol is gevalideerd voor een 3 Tesla scanner uitgerust met een speciale, SNR-efficiënt, klein dier spoel (lineair gepolariseerde Litz spoel) met een effectief beeldveld van 35 mm × 38 mm. Bedien de spoel in zend-ontvangst mode.
  2. Met het dier op zijn definitieve plaats, past de melodie en match van de spoel met behulp van een frequentie analyzer. Stel handmatig de zender referentiespanning en de shim stromen op de foto om de homogeniteit en kwaliteit te optimaliseren.
  3. Verwerven T 1-gewogen TSE 2D beelden met een resolutie van 0,5 mm × 0,5 mm × 2 mm in sagittale en transversale uitzicht voor de planning. De planning MR scans, verwerven de MEMR afbeeldingen in coronale meetrichting geroteerd evenwijdig aan het hoofd van het dier met fasecodering langs de links-rechts richting zijn. Om acquisitie te minimaliseren, gebruik dan een rechthoekige gezichtsveld aangepast aan dewerkelijke afmetingen van de kop. Gebruik een verwende 3D FLASH sequentie (VIBE 3D) met de volgende parameters: basismatrix 256, gezichtsveld van 54 mm x 50,65 mm x 14,08 mm, met behulp van 93.8% rechthoekig gezichtsveld in fasecoderende richting en 128 schijfjes van 0,11 mm plakdikte met plak resolutie ingesteld op 61%.
  4. Activeer de in-plane interpolatie tot de uiteindelijke beelden te creëren met 512 × 480 × 128, een effectieve resolutie van 0,21 mm x 0,21 mm x 0,18 mm (0,1 mm x 0,1 mm x 0,09 mm geïnterpoleerd), echo tijd T E = 6,51 msec, herhalingstijd T R = 16 msec, bandbreedte = 160 Hz / px, flip hoek = 22 °. Breng twee gemiddelden en drie herhalingen tot een totale overname (T A) van ongeveer 30 minuten te bereiken.

4. MRI Data Analysis

  1. Analyseer de gegevens met behulp van de software syngo fastView. Voor kwantitatieve verbetering van het signaal, selecteert gedefinieerde gebieden of belangstelling 2D planaire MRI-opnamen en bepalen signaalintensiteiten (SI) van de versterkte structuur (SI MEMRI), weefsel achtergrond (SI achtergron) en de standaarddeviatie van de ruis (SD N). Gebruik indien nodig een muis hersenen atlas om neuro-anatomische oriëntatie voor LGN en SC structuren te vergemakkelijken. Bereken de contrast-ruisverhouding (CNR) volgens de formule:
  2. CNR = (SI MEMRI - SI achte) / SD N
  3. Kwantificeren drie opeenvolgende beelden voor de gemiddelde CNR berekening voor elk monster. In bilateraal geïnjecteerd dieren, analyseren elk halfrond onafhankelijk.
  4. Voor de voorstelling van horizontale, coronale en sagittale beelden, berekenen multiplanaire reconstructies van de oorspronkelijke 3D-MRI data set. Deze bewerkte beelden zijn niet geschikt voor kwantitatieve analyse. Geanimeerde 3D-reconstructies (maximale intensiteit projecties, MIP) van de Retino creëren-Tectal projectie, gebruik maken van een angiografie post-processing software module.

5. Mn 2 + Autometallography (TIMM kleuring)

  1. Voor TIMM kleuring van Mn 2 + getraceerd hersenstructuren volgende MEMRI, injecteren een dosering van 15-150 nmol Mn 2 + ivit 24 uur voorafgaand aan de beeldvorming.
  2. Na de MR scannen, perfuseren de dieren met 30 ml ijskoude 0,325% Na 2S in PBS (pH 7,4). Ontleden retinae en vries monsters Vriescoupe.
  3. Snijd sequentiële, equatoriale secties van 15 micrometer dikte op een cryotoom.
  4. Voer TIMM kleuring 21 in afwezigheid van fixeermiddel en cryoprotection volgens Angenstein et al. 22.

6. Statistische analyse

Uitvoeren van statistische analyses met behulp van de Student's t-test voor enkelvoudige vergelijkingen, gevolgd door post hoc ANOVA. Gegevens zijn weergegeven als gemiddelde ± standaardfout. Individuele N nummers zijnafzonderlijk vermeld voor elk experiment. Resultaten bereiken P ≤ 0,05 wordt als statistisch significant (p ≤ 0,05, *, p ≤ 0,01, **, P ≤ 0,001, ***).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Het vermogen van deze beeldvormende techniek om de vitaliteit en functionaliteit van de visuele projectie nauwkeurig vast steunt op precieze toepassing van een niet-toxisch Mn2 + dosering het glasachtige lichaam en zijn opname door RGC. Deze basisstelling wordt getest in figuur 1, waarbij layer specifieke Mn2 + opname wordt aangetoond door autometallography (TIMM kleuring) 21. Retina secties werden geanalyseerd op 24 uur na ivit toepassing van ofwel 15 nmol of 150 nmol Mn 2 +, of PBS als controle. Op dit tijdstip, de Mn 2 + geïnjecteerd retinae tonen maximale verbetering van het signaal in de T 1-gewogen MRI (N = 3; stippellijnen), terwijl de PBS geïnjecteerd netvlies is niet verbeterd in signaal (N = 3; stippellijn) (Figuur 1 , linker paneel). Let op de hyperintensive verbetering van het signaal in de 150 nmol geïnjecteerde oog. In tegenstelling, nonenhanced hersengebieden (sterretjes) vertonen gelijkaardige achtergrond signaal intensiteiten voor alle conditions (groene kleur). Ivit Mn 2 + applicatie verhoogt de algemene TIMM vlekken in het bijzonder in het RGC laag en zenuwvezellaag (NFL) (Figuur 1, uitvergroot inlegwerk in middelste paneel), die worden bevestigd door het onderzoek van individuele RGC somata volgende H & E co-labeling (rechter paneel).

Voor in vivo beeldvorming van de muis retino-tectal projectie, is het essentieel om een speciale muis MEMRI protocol waarbij de operationele parameters samen met de apparatuur, zoals geïllustreerd in figuur 2, worden aangepast om muizen te analyseren in een 3 T veld te selecteren. Het toepassen van een dergelijke scanner setup, onze eerdere werk is gebleken dat voor CNS beeldresolutie een rat hoofd spoel is superieur aan een speciale muis hele lichaam spoel 17. Om de muizen hoofd vast te stellen en om haar positie binnen de rat spoel goed aan te passen, maken we gebruik van een wieg en een conische buis met beet bar gemaakt van kunststof, die beide downscaled aan het lichaam afmetingen voldoenmuizen (figuren 2A, B). Wanneer de beelden werden op een transversale T1 gewogen matrix uitvoering 3D gradiënt echo sequenties, kan het genereren van hoge-resolutie afbeeldingen van (200 pm) 3 binnen 35 min van de overname tijd worden verwacht. We raden de constante controle van de vitale functies tijdens de scan. Aanpassing van anesthesie samen met postimaging zuurstofvoorziening en de lichaamstemperatuur controle aanzienlijk versnelt hersteltijd en garandeert overleving van ongeveer 100%. Dergelijke technische voorzorgsmaatregelen zijn essentieel om ervoor te zorgen dat de hele cohort longitudinale en repetitieve MRI zal ondersteunen.

In elk onderzoek dient slechts toxisch Mn2 + dosering van 15 nmol worden gebruikt ivit applicatie 9, die voldoende is om opvallend verbeteren CNR in het netvlies, ON en optische tractus naar het presynaptische intracerebrale LGN en SC. CNR-waarden zijn het best berekend uit 200 urn dik transversalesegmenten van originele MRI datasets verkregen door reslicing de originele isotrope 3D-volume. Figuur 3A toont een voorbeeld van een nauwkeurige CNR bepaling voor de verhoogde LGN, waar drie regio's van belang zijn geselecteerd in elke afbeelding (1)-signaal versterkt gebied (SI MEMRI ), (2) niet-affiene hersenweefsel (SI achtergron), en (3) achtergrondruis (SD N). De te verwachten ruimtelijke signaalversterking gekwantificeerd langs het geheel van een visuele projectie wordt getoond in Figuur 3B. Let op de sterke geleidelijke toename van de verbetering van het signaal in retinale secties langs de dorsoventral vliegtuig, dat pieken op de oogzenuw hoofd. Daarnaast merken het ontbreken van een relevante transsynaptische Mn 2 + voortplanting in corticale lagen onder de toegepaste experimentele omstandigheden (wegvallen van het signaal in de visuele cortex). MIP's zijn zeer illustratief voor de 3D-positionering van de retino-tectal projectie in zijn geheel (Film 1) te visualiseren. Eenccumulation van Mn2 + aan de visuele projectie wordt bepaald door de kinetica van de intracellulaire opname in RGC door spanningsafhankelijke Ca 2 + en de snelle axonale transport, alsmede door de relatief lage klaring uit het doelweefsel 13. Volgens onze eerdere kinetische studies, kan Mn2 + afhankelijke versterking signaal vanaf 6 uur na injectie waargenomen. Het verdere pieken bij 24 uur en neemt terug naar de uitgangswaarden binnen 120 uur na injectie 9. Daarom, om optimaal resultaat MEMRI worden uitgevoerd 24 uur na de injectie, die de helft van de versterkingslaag tijd die ratten 13 vertegenwoordigt.

Na schetste het principe voor contrast verbetering van de visuele projectie door MEMRI, we verder communiceren de invloeden van twee parameters - lichtomstandigheden en dierlijke leeftijd - die van invloed kunnen zijn kwantitatieve metingen:

(1) Om f te testenof stimulus-afhankelijke accumulatie van Mn 2 + in middenhersenen centra, muizen werden of onder licht-gestimuleerde bereikt door zaklamp blootstelling van een vastgestelde periode (5 Hz) en lichtintensiteit (3 W LED) voorwaarden of in volledige duisternis voorafgaand aan de scan bewaard en gedurende 24 uur Mn 2 + blootstelling. Kwantitatieve analyse van de CNR 24 uur na ivit Mn2 + aanvraag blijkt een aanzienlijke verhoging van de signaalintensiteit van donker aangepaste retinae tegenover licht-gestimuleerde omstandigheden (66,29 ± 3,07 vs 54,56 ± 3,08, p ≤ 0,05, N = 7 / 8, Figuur 3C). Gezien de gradiënt in verbetering van het signaal tussen de perifere netvlies en de oogzenuw hoofd (zie figuur 3B), we verzekerd altijd analyseren overeenkomstige retinale secties binnen alle experimentele groepen. Beeldanalyse langs de ventrodorsale vliegtuig bleek, zoals verwacht, dat absolute CNR waarden gaan in beide condities. Belangrijk is dat de reltieve signaal verschil tussen donker en licht aangepast retinae blijft hardnekkig (gegevens niet getoond). Echter, verbetering van het signaal in de projectie gebieden van LGN (26,97 ± 1,78 versus 26,58 ± 1,05, p = 0.9, N = 7-2) en SC (25.09 ± 1.24 vs 26,81 ± 1,55, p = 0.4, N = 7 / 8) is niet te onderscheiden tussen licht en donker conditioning omgevingen (Figuur 3C). Deze test toont aan dat de opname van Mn 2 + in retinale lagen is gevoelig voor blootstelling aan licht, terwijl de voortplanting langs de retino-tectal projectie en accumulatie in doelgebieden niet wordt beïnvloed door samenvallende visuele stimulatie. Als alternatief kan het signaal gevoeligheid van de 3 T scanner beneden de detectiegrens voor signaalverloop in de LGN of SC.

(2) Om implicaties van de leeftijd van het dier op MEMRI gerelateerde verbetering van het signaal van de visuele projectie onderzoeken, analyseerden we muizen tussen 3 en 26 o maandenf leeftijd. CNR waarden in het LGN van 3 maanden oude muizen (23.49 ± 1.36, N = 12) niet verschillen van de signaalintensiteit gemeten bij muizen 7 maanden (23,90 ± 0,81, P = 0.79, N = 16), 13 maanden (23,35 ± 1.29, P = 0.94, N = 10) of 26 maanden (25.10 ± 2.29, P = 0,53, N = 6; Figuur 3D). Ook de signaalintensiteit in de SC ongewijzigd tussen 3 maanden (19,01 ± 1,20) en 26 maanden (16,92 ± 2,18, p = 0,37; Figuur 3D). Hoewel een lichte stijging blijkt uit de CNR-waarden van 26 maanden oude retinae (38,49 ± 3,25), is deze toename niet significantie vergeleken in alle groepen (P> 0,05). Deze experimenten geven aan dat signaal verbetering in cerebrale doelgebieden van de visuele uitsteeksel beïnvloed door visuele stimulatie en fysiologische veroudering.

Vervolgens tonen we de gevoeligheid van MEMRI structurele veranderingen detecteren of de visuele projectie veroorzaakt door acute en chronische axonopathie. Om dit te onderzoeken, een model van Wallerian degeneratie veroorzaakt door traumatische ON verwonding 18 evenals een diermodel weergeven van vroegrijpe, spontane degeneratie van sensorische projecties met inbegrip van de visuele banen 19 werden ingezet:

(1) Traumatische axonopathie geïnduceerd door ON verbrijzelingsletsel veroorzaakt de breuk van Axona bundels. Bijgevolg zal retino-tectal transport van Mn2 + aan de axonale cytoskelet volledig en duurzaam geblokkeerd, zoals gevisualiseerd door volledig verlies van Mn2 + versterkt signaal in het LGN en SC geanalyseerd op een dag (niet getoond), een week (Figuur 4A , stippellijnen) en 4 weken (niet getoond) na beschadiging. Om de neuro-anatomische en opeenvolgende MR kenmerken van ON letsel duidelijk aan te tonen en te ontleden van de naïeve staat, was de laesie slechts eenzijdig toegebracht. Dit resulteert in onveranderde Mn 2 + transport op thij side beheersen tegenstelling tot tracer storing op de zijkant van de interventie. Analyse van CNR-waarden in het gebied deafferented bevestigt de volledige afwezigheid van signaalversterking (niet getoond). Dit experiment toont verder dat MEMRI is zeer gevoelig in het opsporen van de locatie en de ernst van een laesie van longitudinale beoordeling van de intensiteit van het signaal langs de projectie voor en na letsel (Figuur 4B). Terwijl het signaal sterkte in de ON voor schade constant blijft boven het achtergrondsignaal, er een temporo-ruimtelijke daling signaalintensiteit het achtergrondniveau een dag na de schade.

(2) Onze eerdere werk aangetoond dat Mn 2 +-afhankelijke verbetering van het signaal in de LGN is verminderd bij 10 maanden oude muizen die het NF-kB subunit p50 gemeten 24 uur na de injectie 9. Detecteren dit met een hoge consistentie, we uitgegaan van een algemene verslechtering van retino-tectal Mn 2 + transhaven, mogelijk veroorzaakt door verminderde aantallen RGC en verwante ON neuropathie bij veroudering p50 KO muizen 19. Alternatief kan het gereduceerde verbeteringssignaal geassocieerd met een vertraagde neuronale opname en verspreiding van Mn 2 + uit het glasachtige lichaam en langs de pathologische projectie. De laatste mogelijkheid kan worden onderzocht door het uitvoeren van herhaalde MRI-scans na een enkele toepassing van 15 nmol Mn 2 + en het bestuderen van de kinetiek van de verbetering van het signaal in het netvlies en LGN bij vroeg (8 en 24 uur) en late (48 en 72 uur) tijd punten. In wild-type en p50 KO muizen, retinale verbetering van het signaal pieken op 8 uur op bijna identieke enhancement tarieven (43,52 ± 3,24 en 40,72 ± 2,79, P = 0.6, N = 3-6; figuur 4C, links). Terwijl de verbetering van het signaal blijft hoog in het wild levende soorten op 24 uur na de injectie, het dalingen in p50 KO muizen (43.38 ± 2.18 vs 32.89 ± 1.54, P ≤ 0,01, N = 5-8). Tijdens latere fases (48 en 72 uur), verbetering van het signaal afneemt in beide groepen (met steeds lager CNR waarden in knock-out muizen), dus met uitzondering van een vertraagde retinale Mn 2 + opname en verspreiding in p50 KO muizen. Overeenkomstige resultaten in de LGN van p50 KO muizen bevestigen dit begrip. Hoewel de CNR aanzienlijk lager tussen 8 en 48 uur na injectie (P ≤ 0,05, N = 5-9), de kinetiek van signaal verzwakking in p50 KO muizen komt overeen met die in wild-type muizen (Figuur 4C, rechts). Aldus verminderde het temporo-spatieel signaal versterking van de retino-tectal uitsteeksel door verminderde aantallen axon afkomstig van een beperkte populatie RGC plaats verminderde transportkinetiek. Wij stellen MEMRI tot een waardevol instrument om genetische muis mutanten te screenen op projectional stoornissen in het CZS.

inhoud "fo: keep-together.within-page =" altijd "> Figuur 1
Figuur 1. TIMM kleuring van Mn 2 + opname in RGC. Vertegenwoordiger warmte-kaart beelden van de T 1-gewogen MRI (MRI T 1) tonen verbetering van het signaal van de lens en het hele netvlies omtrek (stippellijn) 24 uur na ivit toepassing van 15 nmol en hyper-intensieve signaalversterking na toepassing van 150 nmol Mn 2 + (links). Warme kleuren vertegenwoordigen hogere signaal waarden dan koude kleuren. Schaalbalk: 1 mm. Midden / rechts: Mn 2 + opname door RGC na ivit injectie van MnCl2 zoals gedetecteerd door zilver precipitatie met behulp van TIMM kleuring (zwarte kleur). PBS-behandelde controle netvlies secties tonen nogal zwakke kleuring en diffuse differentiatie van de RGC laag (RGC) (boven, N = 3). Hoge vergroting niet d toe. iscrimination van individuele cellen (vergroot inzetstukken) Ivit MnCl2 toepassing differentieel verhoogt de algemene zilverkleuring over retinale lagen, met een prominente zilveren neerslag vooral in de zenuwvezellaag (NFL), RGC laag en binnenste nucleaire laag (INL, midden-en onderkant , overdreven bijvoegsels; N = 3). Colabeling van TIMM met H & E kleuring verder bevestigt dergelijke laag specifieke Mn 2 + accumulatie (rechter paneel). Schalingsbalk overzicht: 50 pm, vergroting: 25 pm. IPL, innerlijke plexiform laag; OPL, buitenste plexiform laag; ONL, buitenste nucleaire laag; RPE, retinale pigment epitheel.

Figuur 2
Figuur 2. Photographs toont MRI-apparatuur specifiek voor muis MEMR afbeelding overname op een klinische 3T scanner. A) toont de op maat gemaakte muis cradle met bite bar hoofd fixatie en de sensor controle van de ademhaling (witte pad, blauw buis). B) toont de gepositioneerd en gefixeerd muis in de wieg. De buizen links levering narcose gas. C) illustreert de positionering van de muis hoofd en de houder in de lineair gepolariseerde Litz spoel in zend-en ontvangstmodus. D) toont de spoel platform voor de afscherming buis en de klinische 3 T scanner. De koperen gecoate buis zorgt voor extra afscherming van geluid en blokkeert het MRI-signaal uit het warme water gebaseerde verwarming mat (zwart wikkelen rond de buis). E) visualiseert de complete set-up van het dier spoel binnen de porie van de 3 T scanner gewoon vóór de dierkop nauwkeurig positioneren ten isocentrum van de scanner.

Figuur 3
Figuur 3. MEMRI van de naïeve retino-tectal projectie onder verschillende licht en leeftijdsvoorwaarden. A) Illustratie van de regio van belang (ROI) in kaart brengen in een verbeterde LGN en achtergrond weefsel op een transversale MRI-opname (links). LGN specifieke verbetering van het signaal wordt geïllustreerd door warmte kaart presentatie (rechts). 1 en 1 ', links en rechts LGN; 2 en 2 ', achtergrond weefsel; 3, lawaai; P, posterior; R, rechts. Schaalbalk:. 100 pm B) Spatial mapping van de verbetering van het signaal langs een enkele retino-tectal projectie zoals bepaald uit oorspronkelijk verworven transversale MR afbeelding plakken door MEMRI. Gevulde pleinen, Mn 2 + afhankelijke versterking signaal; open driehoeken, achtergrond signaal. R, retina; ON, oogzenuw; OT, optische-darmkanaal; LGN, laterale nucleus geniculate; SC, superieure colliculus; VC, visuele cortex. Plakdikte, 200 pm. C) Lichte stimulatie vermindert netvlies verbetering van het signaal. Enhancement in de LGN en SC is onafhankelijk van visuele stimulatie. Gevulde cirkels, donker-adaptatie; open cirkels, lichte aanpassing. D) Signaalversterking is onafhankelijk van de toenemende leeftijd tussen 3 en 26 maanden.

Figuur 4
Figuur 4. MEMRI van de retino-tectal projectie onder neurodegeneratieve aandoeningen. A) MEMRI van bilateraal ivit geïnjecteerde muizen uitgevoerd een week na eenzijdige verbrijzelingsletsel van het recht op. Multiplanaire reconstructies van horizontale, coronale en zijdelings uitzicht verbeelden volledige afwezigheid van verbetering van het signaal in de LGN en SC voor de geblesseerde halfrond (stippellijnen). c, contralaterale hemisfeer; i ipsilaterale hemisfeer. Schaalbalk:. 1 mm B) MIP beelden en longitudinale MRI analyse van de ruimtelijke verbetering van het signaal langs de voor eneen dag na het letsel. R, retina; ON, oogzenuw; arrow, laesie. Schaalbalk:.. 0.5 mm C) Kinetiek van verbetering van het signaal onder chronische neurodegeneratie van de visuele projectie in p50 KO muizen Vroege (8 uur) opname van Mn 2 + in retinale cellen wordt niet beïnvloed, maar is al in de LGN van p50 verminderd KO muizen. Repetitieve MRI bij 24, 48, en (alleen voor retina) en 72 uur toont aanhoudend signaal reductie, maar vergelijkbare kinetiek van Mn2 + transport en accumulatie in de retina en LGN van p50 KO muizen.

Film 1: Animated, 3D warmte-kaart presentatie van de in situ-contrast-versterkte retino-tectal projectie MRI werd uitgevoerd 24 uur na bilaterale ivit injectie van 15 nmol MnCl2.. Gegevens worden in de MIP modus. Plakdikte, 200 pm. <a href = "https://www.jove.com/files/ftp_upload/51274/51274_Haenold_Movie1.mp4" target = "_blank"> Klik hier om deze video te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

MEMRI van het visuele systeem breidt conventionele neurobiologische technieken voor het beoordelen van de functionaliteit onder naïef en pathologische omstandigheden. Naast het bieden van een uniek inzicht in de integriteit van een geïsoleerd CZS vezel-darmkanaal, kan MEMRI gemakkelijk worden aangevuld met gedragstesten, bijvoorbeeld, optometrie en visueel gebaseerd water taken, om de onmiddellijke gevolgen van een bepaald paradigma voor visuele waarneming te onderzoeken. Het verbindt ook elektrofysiologische en histologische onderzoeken met functionele visuele karakterisering in vivo. De techniek is zeer betrouwbaar en reproduceerbaar met geringe interindividuele variaties binnen dezelfde groep (zie foutbalken in figuren 3, 4). Intrigerend bij een dosering van 15 nmol, Mn 2 + opname en axonaal transport verzadigd processen, waardoor signaalversterking een plateau die niet kan worden verhoogd door extra Mn 2 + voeding 9 bereikt. Vanuit een praktisch oogpuntzie dergelijke dosis responsiekarakteristiek minimaliseert, althans tot op zekere hoogte, injectie geassocieerde variaties in signaalversterking. Met name de gepresenteerde gegevens over de dosering en de kinetiek van Mn 2 + verbetering van het signaal zijn specifiek voor muizen en verschillen van die bij ratten, die een ongeveer 10-20x hogere Mn 2 + dosering en verhoogde latency (36 uur) nodig om een optimale verbetering contrast te bereiken 13,23. Daarnaast enhancement langs de visuele projectie consistent blijft tussen een dier leeftijd van 3 en 26 maanden. Deze bevinding is in lijn met visuele testen uitgevoerd op verouderende muizen en het feit dat C57/B6 muizen tot 2 jaar 24 te handhaven normale visuele activiteit. Hoewel we geen individuele muizen lengterichting heeft geanalyseerd in het verouderingsproces studie, vorige resultaten tonen duidelijk de veiligheid van herhaaldelijk toegediende Mn 2 + doseringen van 15 nmol voor visuele onderhoud 9, die kunnen worden gewenst in Longitudinal Aging studies.

In overeenstemming met het idee dat Mn2 + wordt opgenomen in RGC tonen wij Mn 2 + opname in de somata van TIMM vlekken die berust op zilver precipitatie van vrije metaalionen, zoals toegepast door Angenstein et al.. Op intracerebrale Mn2 + detectie na de systemische toepassing 22. Voorheen werd intracerebrale Mn 2 + distributie gedetecteerd door autoradiografie van 54 Mn 2 + isotoop neuronale circuits van de rat CNS 25 bakenen, maar niet op het cellulaire niveau. Hier, TIMM kleuring kan de toekenning van Mn 2 + opname te onderscheiden celpopulaties binnen de blootgestelde netvlies, waar vinden we prominent zilver neerslag in de RGC en zenuwvezel lagen. Opgemerkt wordt dat het protocol toegepaste shows verbeterde detectie door TIMM kleuring na toepassing van een dosis van 150 nmol tegenover 15 nmol Mn2 +. Hoewel Mn 2 + opname en de axonale transpoort zijn al verzadigd bij 15 nmol, dus, verleent geen extra CNR verhoging langs de retino-tectal projectie bij hogere doseringen, kan overmatig suppletie de beschikbaarheid van gratis, eiwit verhogen ongebonden Mn 2 +, en dat daardoor toegankelijk voor zilver neerslag. Toekomstige verfijningen in kleuring gevoeligheid zal de correlatie van MEMRI-gebaseerde CNR waarden van specifieke CNS projecties met de cellulaire lokalisatie van Mn 2 + verrijking binnen een gedefinieerde histologische regio mogelijk te maken. Dit vermogen kan ook nuttig zijn voor de karakterisering en kwantificering van Mn2 + verdeling andere CZS gebieden buiten het visuele projectie. Ook heeft Mn 2 + tewerkgesteld in een kainate toxiciteit model om degeneratie en regeneratie van de hippocampus bemoste vezels 26 te visualiseren.

Mn2 + wordt ingenomen door spanningsafhankelijke calciumkanalen en intracellulair verdeeld door actieve axonaal transport, waarvan ca.n worden geblokkeerd door colchicine behandeling 25,27. Visuele stimulatie experimenten met ratten die een intraperitoneale dosis van MnCl2 hebben een verhoogde signaalversterking in de binnenste en in het bijzonder buitenste retina 28 geopenbaard. Daarbij, donkere aanpassing verhoogt verder signaal intensiteiten in de buitenste retinale lagen in vergelijking met ratten blootgesteld aan enige kamer lichtomstandigheden, waardoor de gevoeligheid van het netvlies Mn 2 + aangeeft opname op visuele stimulatie 28. Evenzo vinden we verhoogde signaalintensiteit in het netvlies, donker aangepaste muizen in vergelijking met muizen blootgesteld aan visuele stimulatie na ivit Mn2 + applicatie. Dit kan worden gerelateerd aan de specifieke elektrofysiologische eigenschappen van het netvlies en het genereren van een continue donkerstroom in fotoreceptorcellen. Sinds Ca 2 +-instroom in de buitenste segmenten van de fotoreceptoren aanzienlijk bijdraagt ​​aan de vorming van de donkere stroom, zou hun generatie vergezelddoor nauwere samenwerking opname van Mn 2 + in de fotoreceptorcel laag onder duisternis. In tegenstelling, licht stimulatie vermindert de donkere stroom en veroorzaakt hyperpolarisatie van fotoreceptorcellen 29. Daarbij algehele Mn 2 + opname kan worden verminderd onder lichte omstandigheden.

Voor een betrouwbare gebruik van MEMRI, is het belangrijk om duidelijk te maken of de meer uitgesproken Mn 2 + opname in het donker aangepaste netvlies verandert verbetering van het signaal langs andere delen van de visuele projectie of zelfs de gehele uitbreiding. Stimulatie-afhankelijke veranderingen in MEMRI signaalintensiteit van cerebrale netwerken zijn aangetoond voor het akoestisch systeem na intraperitoneale Mn 2 + applicatie 30. In deze studie door Yu et al.. Werden de ratten blootgesteld aan variabele ruis frequenties voor de MR scans en T1 gewogen signaalversterking van de inferieure colliculi werd vervolgens onderzocht. Akoestische stimulatie bleek significantgevoerd verhogen MEMRI signaal intensiteiten in een tonotopische vertegenwoordiging, dus tekenend is voor het fMRI-achtige karakter van de activiteit-afhankelijke Mn 2 + accumulatie 30. In tegenstelling, in onze experimentele opstelling Mn 2 + accumulatie in de LGN en SC lijkt onafhankelijk van visuele stimulatie. Echter mogelijk dat deze verschillen in zintuiglijke hersenenafbeelding pogingen voort uit de onderste magnetische veld en beperkte drempel detectie van onze 3 T scanner ten opzichte van het hoge gebied 7 T scanner door Yu et al. 30.

Tot op heden is het niet bekend in hoeverre biofysische parameters beïnvloeden anterograde axonale transport van Mn 2 + en hoe MEMRI zou kunnen dienen als een indicator voor de elektrische activiteit. Toch blijkt dat Mn 2 + uitzenden via RGC plaatsvindt, ten minste gedeeltelijk onafhankelijk van licht specifieke stimulatie en elektrische invoer ontvangen van bipolaire cellen. Als alternatief, het netto-effect van de elektrische eenctivity binnen de retino-tectal projectie is misschien een gevolg van elektrische stimulatie van donker-responsieve 'OFF-RGC' en light-responsieve 'ON-RGC' zijn. Een dergelijke uitlegging wordt ondersteund door de bevinding dat Mn 2 + transport langs de retino-tectal projectie niet vermindert, muisspanningen met slecht zicht, zoals CBA muizen die de rd1 mutatie van het gen dat PDE6B retinadegeneratie 11 dragen. In een kinetische studie over wild-type slechtzienden en CBA muizen werden vergelijkbare vervoer tarieven waargenomen tijdens de eerste instroom fase (bij 2,5 uur na injectie) en voor de uiteindelijke verbetering van het signaal (bij 24 uur) in de LGN en SC 11.

Samengevat, deze waarnemingen ondersteunen het idee dat MEMRI, bijvoorbeeld van het visuele systeem zoals hier geïllustreerd, is een belangrijke maat voor de structurele integriteit en metabolische stabiliteit dan voor elektrische activiteit. Praktisch, schijnbaar stafel onafhankelijkheid van verbetering van het signaal in de hersenen LGN en SC van blootstelling aan licht zorgt voor robuuste behandeling en huisvesting van dieren zonder speciale zorg met betrekking tot verlichting. Anderzijds, voor MEMRI studies naar retinale signaalversterking, moet dieren onder streng gecontroleerde lichtomstandigheden vóór de scan houden.

Onder de fysiologische parameters die Mn 2 + axonale vrachtprijzen en daaropvolgende MEMRI verbetering van het signaal beïnvloeden, zou de stabiliteit van de lichaamstemperatuur van bijzonder belang zijn. Dit wordt aangegeven door studies op intranasale Mn2 + aan een verhoogd primaire olfactorische projectie doelen in de hersenen, waar verrijking bleek significant verminderd op een tijdelijke verlaging van de lichaamstemperatuur tot 30 ° C vergeleken met signaalversterking normale lichaamstemperatuur 27. Daarom moet lichaamstemperatuur gecontroleerd en aangepast voor en tijdens de MR scans niet alleen protect gezondheid van de dieren, maar ook fysiologische parameters van Mn2 + propagatie normaliseren.

Aangezien pathofysiologische veranderingen en metabole stoornissen beïnvloeden het axonaal transport werkzaamheid van Mn2 +, signaalversterking projectie centra, bijvoorbeeld LGN en SC, kan dienen als een maat voor de structurele integriteit en de functionele activiteit van deze route. Hier presenteren we twee verschillende aandoeningen ON degeneratie en illustreren dat Mn2 + vermeerdering en verrijking met thalamische middenhersenen centra varieert als functie van axonale integriteit. Acute ON verwonding resulteert in een totaal signaalverlies onmiddellijk na verwonding, die niet binnen 4 weken door geen toereikende axonale regeneratie, terwijl langzaam axonale degeneratie in de KO mutant p50 ofwel terug wordt gereflecteerd door verminderde CNR waarden in het LGN. Gelet op de mogelijkheid van longitudinale beeldvorming, kan deze toepassing van MEMRI waardevolle f zijnof bewaken postlesional groeiresponsen van de ON en bieden voor het onderzoek van proregenerative genetische of farmacologische interventies om RGC.

Bovendien presenteren we MEMRI als een zeer gevoelige methode geleidelijke impairments in signaalversterking die zijn geassocieerd met chronische axonale degeneratie detecteren. De transcriptiefactor NF-kB is betrokken bij neuronale onderhoud en muizen met deletie van de p50 subeenheid van NF-KB beeldscherm leeftijd-afhankelijke neuronale celverlies en axonale degeneratie in het visuele systeem 19. Naast de histologische en elektron microscopische analyses, MEMRI van de retino-tectal projectie kan fenotypische veranderingen in deze muizen te identificeren. Door overname van seriële T1 gewogen MR beelden volgende ivit Mn 2 + applicatie, we onderscheiden een algemene teruggebracht van een gewoon vertraagde Mn 2 + transport langs de visuele banen in deze p50KO muizen. Daarbij, repetitieve data-acquisitie door MEMRI na een enkele Mn 2 + applicatie maakt de definitie van axonale transport kinetiek en neurofysiologische veranderingen in de onschatbare pool van beschikbare genetisch gemodificeerde muizen. Momenteel is een aantal wijzigingen van MEMRI in onderzoek gericht op deze techniek veilig voor diagnostische toepassingen bij de mens te maken. Een veelbelovende aanpak van hoge klinische relevantie, die een alternatief voor de injectie ivit vormt, is de levering van Mn 2 + als oogdruppels. Daarbij lokale toediening van 1 M MnCl2 leverde een aanzienlijke verbetering van het signaal met 20% in de SC toen beelden werden verkregen op een 4,7 T dier scanner 31. De methode was in staat om te detecteren uitgebreide ON degeneratie volgende retinale ischemie 31, en ​​de concentratie toegepaste bewezen veilig wanneer herhaaldelijk toegepast in maandelijkse intervallen 32. Gezien de relatief hoge neurotoxiciteit van Mn2 + bijvoorbeeld voor de diagnose van multiple sclerose en andere neuropathieën.

Kortom, onze studie toont aan dat MEMRI is een krachtige experimentele benadering van retino-tectal circuitries studie bij muizen, waardoor de uitbreiding van optometrische taken voor de beoordeling van de functionaliteit van het visuele systeem.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.

Acknowledgments

AK wordt ondersteund door de Oppenheim Foundation en RH wordt ondersteund door de Velux Foundation. Wij danken I. Krumbein voor technische en K. Buder voor histologische ondersteuning en J. Goldschmidt (Leibniz Instituut voor Neurobiologie, Magdeburg, Duitsland) voor technisch advies inzake TIMM kleuring.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Manganese (II) chloride solution 1 M Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany M1787 MEMRI contrast reagent
Conjuncain Dr. Mann Pharma, Berlin, Germany PZN 7617666 0.4% oxybuprocaine hydrochloride
Floxal eye drops Dr. Mann Pharma, Berlin, Germany PZN 3820927 3 mg/ml ofloxacin
Ointment panthenol Jenapharm, Jena, Germany PZN 3524531
Chloral hydrate  Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany C8383 420-450 mg/kg body weight
Hamilton syringe  Hamilton Company, Reno, NV, USA 7634-01 SYR 5 µl, 75 RN, no NDL
34 G needle (34/35/pst4/tapN) Hamilton Company, Reno, NV, USA 207434/00 removable needle RN, 34 G, length 38.1 mm, point style 4
Binocular Stemi-2000 Zeiss, Oberkochen, Germany
3 T MRI scanner Magnetom TIM Trio Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany
Rat head coil Doty Scientific Inc., Columbia, SC, USA
Mouse holder custom made
Red light lamp
Frozen section medium NEG-50 Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany 6502 tissue embedding for cryo-sections
Sodium dihydrogen phosphate monohydrate (NaH2PO4·H2O) Merck, Darmstadt, Germany 106346 for sulfide perfusion
Sodium sulfide nonahydrate (Na2S·9H2O) Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany 208043
Gum arabic Roth, Arlesheim, Switzerland 4159 for TIMM staining
Hydroquinone (C6H6O2) Roth, Arlesheim, Switzerland 3586
Citric acid (C6H8O7) Roth, Arlesheim, Switzerland 6490
Tri-sodium citrate dihydrate (C6H5Na3O7·2H2O) Merck, Darmstadt, Germany 106448
Silver nitrate (AgNO3) Roth, Arlesheim, Switzerland 7908

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kretz, A., et al. Simvastatin promotes heat shock protein 27 expression and Akt activation in the rat retina and protects axotomized retinal ganglion cells in vivo. Neurobiol Dis. 21, 421-430 (2006).
  2. Lima, S., et al. Combinatorial therapy stimulates long-distance regeneration, target reinnervation, and partial recovery of vision after optic nerve injury in mice. Int Rev Neurobiol. 106, 153-172 (2012).
  3. Lima, S., et al. Full-length axon regeneration in the adult mouse optic nerve and partial recovery of simple visual behaviors. Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 9149-9154 (2012).
  4. Goetze, B., et al. Vision and visual cortical maps in mice with a photoreceptor synaptopathy: reduced but robust visual capabilities in the absence of synaptic ribbons. Neuroimage. 49, 1622-1631 (2010).
  5. Luo, X., et al. Three-dimensional evaluation of retinal ganglion cell axon regeneration and pathfinding in whole mouse tissue after injury. Exp Neurol. 247, 653-662 (2013).
  6. Pautler, R. G., et al. In vivo neuronal tract tracing using manganese-enhanced magnetic resonance imaging. Magn Reson Med. 40, 740-748 (1998).
  7. Watanabe, T., et al. Mapping of retinal projections in the living rat using high-resolution 3D gradient-echo MRI with Mn2+-induced contrast. Magn Reson Med. 46, 424-429 (2001).
  8. Pautler, R. G. In vivo, trans-synaptic tract-tracing utilizing manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI). NMR biomed. 17, 595-601 (2004).
  9. Haenold, R., et al. Magnetic resonance imaging of the mouse visual pathway for in vivo studies of degeneration and regeneration in the CNS. Neuroimage. 59, 363-376 (2012).
  10. Lindsey, J. D., et al. Magnetic resonance imaging of the visual system in vivo: transsynaptic illumination of V1 and V2 visual cortex. Neuroimage. 34, 1619-1626 (2007).
  11. Bearer, E. L., et al. Role of neuronal activity and kinesin on tract tracing by manganese-enhanced MRI (MEMRI). Neuroimage. 37, Suppl 1. S37-S46 (2007).
  12. Mendonca-Dias, M. H., et al. Paramagnetic contrast agents in nuclear magnetic resonance medical imaging. Semin Nucl Med. 13, 364-376 (1983).
  13. Thuen, M., et al. Manganese-enhanced MRI of the optic visual pathway and optic nerve injury in adult rats. J Magn Reson Imaging. 22, 492-500 (2005).
  14. Sandvig, I., et al. In vivo MRI of olfactory ensheathing cell grafts and regenerating axons in transplant mediated repair of the adult rat optic nerve. NMR biomed. 25, 620-631 (2012).
  15. Chan, K. C., et al. In vivo retinotopic mapping of superior colliculus using manganese-enhanced magnetic resonance imaging. Neuroimage. 54, 389-395 (2011).
  16. Chan, K. C., et al. In vivo chromium-enhanced MRI of the retina. Magn Reson Med. 68, 1202-1210 (2012).
  17. Herrmann, K. H., et al. Possibilities and limitations for high resolution small animal MRI on a clinical whole-body 3T scanner. Magma. 25, 233-244 (2012).
  18. Villegas-Perez, M. P., et al. Rapid and protracted phases of retinal ganglion cell loss follow axotomy in the optic nerve of adult rats. J Neurobiol. 24, 23-36 (1993).
  19. Takahashi, Y., et al. Development of spontaneous optic neuropathy in NF-κΒ50-deficient mice: requirement for NF-κΒp50 in ganglion cell survival. Neuropathol Appl Neurobiol. 33, 692-705 (2007).
  20. Herrmann, K. H. P., et al. MRI compatible small animal monitoring and triggering system for whole body scanners. Z Med Phys. 24, 55-64 (2013).
  21. Danscher, G., Zimmer, J. An improved Timm sulphide silver method for light and electron microscopic localization of heavy metals in biological tissues. Histochemistry. 55, 27-40 (1978).
  22. Angenstein, F., et al. Manganese-enhanced MRI reveals structural and functional changes in the cortex of Bassoon mutant mice. Cereb cortex. 17, 28-36 (2007).
  23. Thuen, M., et al. Manganese-enhanced MRI of the rat visual pathway: acute neural toxicity, contrast enhancement, axon resolution, axonal transport, and clearance of Mn(2). J Magn Reson Imaging. 28, 855-865 (2008).
  24. Lehmann, K., et al. Vision and visual plasticity in ageing mice. Restor Neurol Neurosci. 30, 161-178 (2012).
  25. Takeda, A., et al. Manganese transport in the neural circuit of rat CNS. Brain Res Bull. 45, 149-152 (1998).
  26. Nairismagi, J., et al. Manganese-enhanced magnetic resonance imaging of mossy fiber plasticity in vivo. Neuroimage. 30, 130-135 (2006).
  27. Smith, K. D., et al. In vivo axonal transport rates decrease in a mouse model of Alzheimer's disease. Neuroimage. 35, 1401-1408 (2007).
  28. Berkowitz, B. A., et al. Noninvasive and simultaneous imaging of layer-specific retinal functional adaptation by manganese-enhanced MRI. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47, 2668-2674 (2006).
  29. Schnapf, J. L. B. D. A. How photoreceptor cells respond to light. Sci. Am. 256, (8), (1987).
  30. Yu, X., et al. In vivo auditory brain mapping in mice with Mn-enhanced MRI. Nat Neurosci. 8, 961-968 (2005).
  31. Sun, S. W., et al. Noninvasive topical loading for manganese-enhanced MRI of the mouse visual system. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52, 3914-3920 (2011).
  32. Sun, S. W., et al. Impact of repeated topical-loaded manganese-enhanced MRI on the mouse visual system. Invest Ophthalmol Vis Sci. 53, 4699-4709 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics