Samtidig fMRI och elektrofysiologi hos gnagare Brain

Summary

Vi har utvecklat en metod för samtidig funktionell magnetisk resonanstomografi och elektrofysiologiska inspelning i gnagare hjärnan, vilket ger en plattform för undersökning av förhållandet mellan neural aktivitet och blodets syresättning nivåberoende (fetstil) MRT signal.

Abstract

För att undersöka neurala grunden för blodets syresättning nivåberoende (fetstil) magnetisk resonanstomografi (MRT)-signal har vi utvecklat en gnagare modell där funktionell MRI data och<em> In vivo</em> Intracortical inspelning kan utföras samtidigt. Kombinationen av MRI och elektriska inspelningen är tekniskt utmanande eftersom elektroderna används för att registrera snedvrider MR bilder och MR förvärvet inducerar brus i den elektriska inspelningen. För att minimera ömsesidig påverkan av två metoder, var glas microelectrodes används snarare än metall och en brusborttagning algoritm genomfördes för elektrofysiologi data. I våra studier har två microelectrodes separat implanteras i bilaterala primära somatosensoriska cortex (SI) i råtta och fasta på plats. Ett coronal skiva som täcker elektroden tips valdes för funktionell MRI. Elektrod axlar och positioner fixering ingick inte i bilden bit för att undvika avbildning artefakter. Den borttagna hårbotten ersattes med tandkräm för att minska känsligheten obalans och förebygga Gibbs ringer artefakter i bilderna. Artefakten struktur induceras i den elektriska inspelningar av den snabbt byta magnetfält under Image Acquisition präglades av genomsnitt alla cykler söker efter varje körning. Bullret struktur under avbildning var då dras av från originalinspelningen. Den denoised tiden kurserna användes sedan för vidare analys i kombination med fMRI-data. Som ett exempel, var det samtidiga förvärvet används för att bestämma förhållandet mellan spontana fMRI BOLD signaler och bandbegränsad intracortical elektriska aktivitet. Samtidig fMRI och elektrofysiologiska inspelningen i gnagare kommer att ge en plattform för många spännande tillämpningar inom neurovetenskap Förutom att belysa förhållandet mellan fMRI BOLD-signalen och nervaktivitet.

Protocol

1. Detta är en icke-överlevnad kirurgi. Det första steget är implantation av elektroder. I detta exempel kommer elektroder implanteras i framtassarna regioner primära somatosensoriska cortex av båda hjärnhalvorna. Bedöva råtta (hane SD råtta, 200-300 g) med 2% isofluran och fixa på plats på en stereotaktisk operation system. Innan operation, se till att djuret är väl sövda och uppvisar inget svar på en tå nypa. Ta bort pälsen innan du öppnar hårbotten. Separera muskler och annan vävnad …

Discussion

Både elektrofysiologiska inspelning och fet fMRI separat välutvecklade tekniker. Men samtidigt inspelning och bildbehandling är utmanande på grund av den ömsesidiga påverkan ² av de två formerna. Här erbjuder vi en möjlig lösning för kombinerade experiment i gnagare. Den modifierade metoden för elektrod implanteras minimerar påverkan på bildkvalitet och artefakter tas bort för den elektriska inspelningar är nödvändigt att ta bort brus som orsakas av bilden förvärvet. Samtidig avbildning oc…