पशु मस्तिष्क कार्यात्मक मानचित्रण वास्तविक समय कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एफएमआरआई) प्रयोगात्मक सेट-अप से लाभ उठा सकता है। पशु एमआरआई प्रणाली में लागू नवीनतम सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हुए, हमने छोटे पशु एफएमआरआई के लिए एक वास्तविक समय निगरानी मंच स्थापित किया।
गतिशील एफएमआरआई प्रतिक्रियाएं एनेस्थीसिया के तहत या जागृत अवस्थाओं में जानवरों की शारीरिक स्थितियों के अनुसार काफी हद तक भिन्न होती हैं। हमने अधिग्रहण के दौरान तुरंत एफएमआरआई प्रतिक्रियाओं की निगरानी करने के लिए प्रयोगकर्ताओं का मार्गदर्शन करने के लिए एक वास्तविक समय एफएमआरआई मंच विकसित किया, जिसका उपयोग जानवरों के दिमाग में वांछित हेमोडायनामिक प्रतिक्रियाओं को प्राप्त करने के लिए जानवरों के शरीर विज्ञान को संशोधित करने के लिए किया जा सकता है। रियल-टाइम एफएमआरआई सेट-अप 14.1 टी प्रीक्लिनिकल एमआरआई सिस्टम पर आधारित है, जो एनेस्थेटाइज्ड चूहों के प्राथमिक फोरपॉ सोमाटोसेंसरी कॉर्टेक्स (एफपी-एस 1) में गतिशील एफएमआरआई प्रतिक्रियाओं के वास्तविक समय मानचित्रण को सक्षम करता है। एफएमआरआई संकेतों की परिवर्तनशीलता के लिए अग्रणी भ्रामक स्रोतों की जांच करने के लिए एक पूर्वव्यापी विश्लेषण के बजाय, वास्तविक समय एफएमआरआई प्लेटफॉर्म एमआरआई सिस्टम में अनुकूलित मैक्रो-फ़ंक्शन और एक सामान्य न्यूरोइमेजिंग विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके गतिशील एफएमआरआई प्रतिक्रियाओं की पहचान करने के लिए एक अधिक प्रभावी योजना प्रदान करता है। इसके अलावा, यह जानवरों में मस्तिष्क कार्यात्मक अध्ययन के लिए तत्काल समस्या निवारण व्यवहार्यता और वास्तविक समय बायोफीडबैक उत्तेजना प्रतिमान प्रदान करता है।
फंक्शनल मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (एफएमआरआई) हेमोडायनामिक प्रतिक्रियाओं को मापने के लिए एक गैर-इनवेसिव विधि है 1,2,3,4,5,6,7,8,9, उदाहरण के लिए, रक्त-ऑक्सीजन-स्तर-निर्भर (बोल्ड), सेरेब्रल रक्त की मात्रा और प्रवाह संकेत, मस्तिष्क में तंत्रिका गतिविधि से जुड़ा हुआ है। पशु अध्ययन में, हेमोडायनामिक सिग्नल संज्ञाहरण10, जागृत जानवरों के तनाव स्तर11, साथ ही संभावित गैर-शारीरिक कलाकृतियों, जैसे, कार्डियक स्पंदन और श्वसन गति 12,13,14,15 से प्रभावित हो सकते हैं। यद्यपि कार्य-संबंधित और विश्राम-राज्य कार्यात्मक गतिशीलता और कनेक्टिविटी मैपिंग 16,17,18,19 के लिए एफएमआरआई सिग्नल का पूर्वव्यापी विश्लेषण प्रदान करने के लिए कई पोस्ट-प्रोसेसिंग विधियां विकसित की गई हैं, लेकिन पशु मस्तिष्क20 में वास्तविक समय मस्तिष्क समारोह मैपिंग समाधान और तात्कालिक रीडआउट प्रदान करने के लिए कुछ तकनीकें हैं (जिनमें से अधिकांश मुख्य रूप से मानव मस्तिष्क मानचित्रण के लिए उपयोग की जाती हैं 21, 22,23,24,25,26,27)। विशेष रूप से, जानवरों के अध्ययन में इस तरह की वास्तविक समय एफएमआरआई मैपिंग विधि की कमी है। वास्तविक समय मस्तिष्क राज्य-निर्भर शारीरिक चरणों की जांच को सक्षम करने और पशु मस्तिष्क कार्यात्मक अध्ययन के लिए वास्तविक समय बायोफीडबैक उत्तेजना प्रतिमान प्रदान करने के लिए एक एफएमआरआई प्लेटफॉर्म स्थापित करना आवश्यक है।
वर्तमान काम में, हम एमआरआई कंसोल सॉफ्टवेयर के अनुकूलित मैक्रो-फ़ंक्शंस के साथ एक वास्तविक समय एफएमआरआई प्रयोगात्मक सेट-अप का वर्णन करते हैं, जो एनेस्थेटाइज्ड चूहों के प्राथमिक फोरपॉ सोमैटोसेंसरी कॉर्टेक्स (एफपी-एस 1) में बोल्ड-एफएमआरआई प्रतिक्रियाओं की वास्तविक समय की निगरानी का प्रदर्शन करता है। यह वास्तविक समय सेट-अप मौजूदा न्यूरोइमेजिंग विश्लेषण सॉफ्टवेयर, फंक्शनल न्यूरोइमेजेज (एएफएनआई) 28 का विश्लेषण करके कार्यात्मक मानचित्रों में चल रहे मस्तिष्क सक्रियण के विज़ुअलाइज़ेशन के साथ-साथ वोक्सेल-वार तरीके से व्यक्तिगत समय पाठ्यक्रमों की अनुमति देता है। पशु अध्ययन के लिए वास्तविक समय एफएमआरआई प्रयोगात्मक सेट-अप की तैयारी प्रोटोकॉल में वर्णित है। पशु सेट-अप के अलावा, हम छवि प्रसंस्करण स्क्रिप्ट के समानांतर नवीनतम कंसोल सॉफ्टवेयर का उपयोग करके वास्तविक समय एफएमआरआई संकेतों के विज़ुअलाइज़ेशन और विश्लेषण को सेट करने के लिए विस्तृत प्रक्रियाएं प्रदान करते हैं। सारांश में, पशु अध्ययन के लिए प्रस्तावित वास्तविक समय एफएमआरआई सेट-अप एमआरआई कंसोल सिस्टम का उपयोग करके पशु मस्तिष्क में गतिशील एफएमआरआई संकेतों की निगरानी के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है।
एफएमआरआई सिग्नल की वास्तविक समय की निगरानी प्रयोगकर्ताओं को कार्यात्मक मानचित्रण को अनुकूलित करने के लिए जानवरों के शरीर विज्ञान को समायोजित करने में मदद करती है। जागृत जानवरों में गति कलाकृतियां, ?…
The authors have nothing to disclose.
हम पीवी 5 के लिए वास्तविक समय एफएमआरआई स्थापित करने के लिए एएफएनआई स्क्रिप्ट साझा करने के लिए डॉ डी चेन और डॉ सी येन और सॉफ्टवेयर समर्थन के लिए एएफएनआई टीम को धन्यवाद देते हैं। इस शोध को एनआईएच ब्रेन इनिशिएटिव फंडिंग (आरएफ 1एनएस 113278-01, आर01 एमएच 111438-01), और एस 10 इंस्ट्रूमेंट ग्रांट (एस 10 आरआर 023009-01) मार्टिनोस सेंटर, जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (डीएफजी) यू 215/3-1, बीएमबीएफ 01 जीक्यू 1702 और मैक्स प्लैंक सोसाइटी से आंतरिक वित्त पोषण द्वारा समर्थित किया गया था।
14.1T Bruker MRI system | Bruker BioSpin MRI GmbH | N/A | |
A365 Stimulus Isolator | World Precision Instruments | N/A | |
AcqKnowledge Software | Biopac | RRID:SCR_014279, http://www.biopac.com/product/acqknowledge-software/ | |
AFNI | Cox, 1996 | RRID:SCR_005927, http://afni.nimh.nih.gov | |
CO2SMO (ETCO2/SpO2 Monitor), Model 7100 | Novametrix Medical Systems Inc | N/A | |
Isoflurane | CP-Pharma | Cat# 1214 | |
Master-9 | A.M.P.I | N/A | |
Nanoliter Injector | World Precision Instruments | Cat# NANOFIL | |
Pancuronium Bromide | Inresa Arzneimittel | Cat# 34409.00.00 | |
ParaVision 6 | Bruker BioSpin MRI GmbH | RRID:SCR_001964 | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Gibco | Cat# 10010-023 | |
Rat: Sprague Dawley rat | Charles River Laboratories | Crl:CD(SD) | |
SAR-830/AP Ventilator | CWE | N/A | |
α-chloralose | Sigma-Aldrich | Cat# C0128-25G;RRID |