쥐에서 휴식 상태 기능 자기 공명 이미징 데이터 획득
Summary
본 프로토콜은 저용량 디졸루란을 사용하여 낮은 용량의 이소플루란을 사용하여 쥐로부터 안정적인 휴식 상태 기능성 자기 공명 영상(rs-fMRI) 데이터를 낮은 용량 덱스메데토미딘과 결합하여 얻는 방법을 설명합니다.
Abstract
휴식 상태 기능성 자기 공명 영상 (rs-fMRI)은 휴식, 비 작업 상태에서 뇌 기능을 연구하는 점점 더 인기있는 방법이되고있다. 이 프로토콜은 rs-fMRI 데이터를 얻기 위한 전임상 생존 방법을 설명합니다. 저용량 이소플루란과 α2 아드레너기용량 수용체 작용제 덱스메데토미딘의 지속적인 주입을 결합하면 뇌 네트워크 기능을 유지하면서 안정적이고 고품질의 데이터 수집을 위한 강력한 옵션을 제공한다. 또한,이 절차는 쥐에서 자발적인 호흡과 거의 정상 생리학을 허용합니다. 추가 이미징 서열은 휴식 상태 획득과 결합하여 이 방법을 사용하여 최대 5h의 마취 안정성을 가진 실험 프로토콜을 생성할 수 있습니다. 이 프로토콜은 장비 의 설정, 마취의 네 가지 단계 동안 쥐 생리학의 모니터링, 휴식 상태 스캔의 수집, 데이터의 품질 평가, 동물의 복구, 및 후 처리 데이터 분석에 대한 간단한 논의를 설명합니다. 이 프로토콜은 다양한 전임상 설치류 모델에서 사용할 수 있어, 이로 인해 발생하는 뇌 네트워크 변화가 미뤄질 수 있다.
Introduction
휴식 상태 기능성 자기 공명 영상 (rs-fMRI)은 뇌가 쉬고 특정 작업에 관여하지 않을 때 혈액 산소 수준 의존성 (BOLD) 신호의 척도입니다. 이러한 신호는 신경망 내의 기능적 연결을 결정하기 위해 뇌 영역 간의 상관 관계를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. rs-fMRI는 비침습성 및 환자(작업 기반 fMRI와 비교하여)에 요구되는 저량의 노력으로 인해 임상 연구에서 널리 사용되어 다양한 환자 집단에 최적입니다1.
기술 발전은 rs-fMRI가 설치류 모델에서 사용하기 위해 적응하여 질병 상태의 기전을 발견할 수 있게 했습니다(검토를 위한 참조2 참조). 질병 또는 녹아웃 모델을 포함한 전임상 동물 모델은 인간에게 적용되지 않는 광범위한 실험 조작을 허용하며, 스터디를 사용하여 실험2를더욱 강화할 수 있다. 그럼에도 불구하고 운동 제한과 스트레스 완화의 어려움으로 인해 설치류의 MRI 인수는 전통적으로 마취 하에 수행됩니다. 마취제는 약동학, 약역학 및 분자 표적에 따라 뇌 혈류, 뇌 대사 에 영향을 미치고 잠재적으로 신경 혈관 커플링 경로에 영향을 미칩니다.
신경혈관 커플링 및 뇌 네트워크 기능3,4,5,6,7,8을보존하는 마취프로토콜을개발하기 위한 수많은 노력이 있었습니다. 우리는 이전에 α2 부력 수용체 고뇌의 낮은 복용량과 함께 이소플루란의 낮은 복용량을 적용 마취 정권을보고9. 마취의 이 방법의 밑에 쥐는 확립된 투영 통로와 일치하는 지구에 있는 수염 자극에 강력한 BOLD 반응을 전시했습니다 (ventrolateral 및 ventromedial 탈라믹 핵, 1 차 및 이차 색소 감각 피질); 기본 모드네트워크(10,11) 및 현저네트워크(12)를 포함한 대규모 휴게상태 뇌네트워크도 일관되게 검출되었다. 더욱이, 이 마취 프로토콜은 질병 진행 및 실험 조작의 효력을 세로로 감시하기 위한 중요한 동일 동물에 반복적인 화상 진찰을 허용합니다.
본 연구에서는 실험적 설정, 동물 제제 및 생리적 모니터링 절차를 자세히 설명합니다. 특히, 각 단계에서 특정 마취 단계 및 스캔 획득에 대해 설명합니다. 데이터 품질은 각 휴식 상태 검사 에 따라 평가됩니다. 사후 검사 분석에 대한 간략한 요약도 토론에 포함되어 있습니다. 쥐에서 rs-fMRI를 사용 하 여의 잠재력을 발견에 관심이 실험실이 프로토콜 유용 찾을 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
동물의 안정성은 신체적, 생리적으로 고품질의 휴식 상태 데이터를 얻는 데 핵심적입니다. 이 프로토콜은 마취의 네 가지 단계를 통해 이동하여 안정성을 달성한다. 동물이 마취의 다음 단계로 이동하기 전에 설정 된 생리적 임계 값을 충족하는 것이 필수적이다; 이 방법은 생리적 자동 조절 메커니즘에 의존하기 때문에 개별 동물은 각 마취 단계에서 약간 다른 양의 시간을 필요로 할 수 있습니?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 국립 보건 원 (NIH)의 약물 남용에 대한 국립 연구소 (NIDA)의 자금 지원 [DJW, EDKS, 그리고 EMB는 그랜트 R21DA044501 앨런 I. 그린에 수여하고 DJW는 앨런 J. 버드니에 그랜트 T32DA037202와 알코올 남용 및 알코올 중독에 국립 연구소 (NIAAA) [그랜트 F31AA028413 에밀리 D.에 의해 지원되었다. 다트머스의 레이몬드 소벨 정신과 교수로서 앨런 I. 그린의 기부 기금을 통해 추가 지원이 제공되었다.
한빙 루는 국립 마약 남용 교내 연구 프로그램, NIH에 의해 지원됩니다.
저자는 인정하고 늦은 앨런 I. 그린 감사하고자합니다. 공동 발생 장애 분야에 대한 그의 변함없는 헌신은 저자들 간의 협력을 확립하는 데 도움이되었습니다. 우리는 그의 멘토링과 지도에 대해 그에게 감사드리며, 이는 크게 놓칠 것입니다.
Materials
| 9.4T MRI | Varian/Bruker | Varian upgraded with Bruker console running Paravision 6.0.1 software | |
| Air-Oxygen Mixer | Sechrist | Model 3500CP-G | |
| Analysis of Functional NeuroImages (AFNI) | NIMH/NIH | Version AFNI_18.3.03 | Freely available at: https://afni.nimh.nih.gov/ |
| Animal Cradle | RAPID Biomedical | LHRXGS-00563 | rat holder with bite bar, nose cone and ear bars |
| Animal Physiology Monitoring & Gating System | SAII | Model 1025 | MR-compatible system including oxygen saturation, temperature, respiration and fiber optic pulse oximetry add-on |
| Antisedan (atipamezole hydrochloride) | Patterson Veterinary | 07-867-7097 | Zoetis, Manufacturer Item #10000449 |
| Ceramic MRI-Safe Scissors | MRIequip.com | MT-6003 | |
| Clippers | Patterson Veterinary | 07-882-1032 | Wahl touch-up trimmer combo kit, Manufacturer Item #09990-1201 |
| Dexmedesed (dexmedetomidine hydrochloride) | Patterson Veterinary | 07-893-1801 | Dechra Veterinary Products, Manufacturer Item#17033-005-10 |
| Digital Rectal Thermometer Covers | Medline | MDS9608 | |
| FMRIB Software Library | FMRIB | MELODIC Version 3.15 | Freely available at: https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki |
| Heating Pad | Cara Inc. | Model 50 | |
| Hemostat forceps, straight | Kent Scientific | INS750451-2 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | Patterson Private Label, Manufacturer Item #14043-0704-06 |
| Isoflurane Vaporizer | VetEquip Inc. | 911103 | |
| Lab Tape, 3/4" | VWR International | 89097-990 | |
| Needles, 23 gauge | BD | 305145 | plastic hub removed |
| Parafilm Laboratory Film | Patterson Veterinary | 07-893-0260 | Medline Industries Inc., Manufacturer Item #HSFHS234526A |
| Planar Surface Coil | Bruker | T12609 | 2cm |
| Polyethylene Tubing | Braintree Scientific | PE50 50FT | 0.023" (inner diameter), 0.038" (outer diameter) |
| Puralube Ophthalmic Ointment | Patterson Veterinary | 07-888-2572 | Dechra Veterinary Products, Manufacturer Item #211-38 |
| Sprague Dawley Rats | Charles River | 400 SAS SD | |
| Sterile 0.9% Saline Solution | Patterson Veterinary | 07-892-4348 | Aspen Vet, Manufacturer Item #14208186 |
| Sterile Alcohol Prep Pads | Medline | MDS090735 | |
| Surgical Tape, 1" (3M Durapore) | Medline | MMM15381Z | 3M Healthcare, "wide medical tape" |
| Surgical White Paper Tape, 1/2" (3M Micropore) | Medline | MMM15300 | 3M Healthcare |
| Syringes, 1 mL w/ 25 gauge needle | BD | 309626 | |
| Syringes, 3 mL | BD | 309657 | |
| Vented induction and scavenging system | VetEquip Inc. | 942102 | 2 liter induction chamber with active scavenging |
| 411724 | omega flowmeter | ||
| 931600 | scavenging cube, "vacuum" | ||
| 921616 | nose cone, non-rebreathing |
Riferimenti
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