التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) مع التحفيز السمعي في الطيور المغردة
Summary
يوضح هذا المقال إجراء الأمثل للتصوير من ركائز العصبية من التحفيز السمعي في الدماغ الطائر المغرد باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي). فهو يصف إعداد المنبهات الصوتية، وتحديد المواقع من هذا الموضوع، واقتناء وتحليل لاحقة من البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي.
Abstract
في بيولوجيا الأعصاب من أصوات العصافير، كنموذج لخطاب الإنسان، هي منطقة وضوحا من الأبحاث في علم الأعصاب السلوكي. في حين الكهربية والجزيئية تسمح النهج التحقيق إما محفزات مختلفة على عدد قليل من الخلايا العصبية، أو التحفيز واحد في أجزاء كبيرة من المخ، ومستوى الأوكسجين في الدم تعتمد على (جريئة) التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) يسمح الجمع بين كل من المزايا، على سبيل المثال مقارنة تفعيل العصبية الناجم عن محفزات مختلفة في الدماغ كله في آن واحد. الرنين المغناطيسي الوظيفي في الطيور المغردة من الأمور الصعبة نظرا لصغر حجم أدمغتهم، ولأن عظامها وخاصة الجمجمة تشمل العديد من تجاويف الهواء، الأمر الذي أدى التحف قابلية الهامة. التدرج الصدى (GE) وقد تم تطبيق الرنين المغناطيسي الوظيفي BOLD بنجاح إلى الطيور المغردة 1-5 (لمراجعة، انظر 6). ركزت هذه الدراسات على مناطق الدماغ السمعية الأولية والثانوية، التي هي مناطق خالية من القطع الأثرية قابلية. ومع ذلك، لأن بروكesses من الفائدة قد تحدث خارج هذه المناطق، مطلوب كله الدماغ الرنين المغناطيسي الوظيفي BOLD باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي تسلسل أقل عرضة لهذه القطع الأثرية. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام تدور الصدى (SE) BOLD الرنين المغناطيسي الوظيفي 7،8. في هذه المقالة، ونحن تصف كيفية استخدام هذه التقنية في العصافير حمار وحشي (Taeniopygia الرقشاء)، والتي هي الطيور المغردة الصغيرة مع وزن الجسم من 15-25 ز درس على نطاق واسع في علوم الأعصاب السلوكية من أصوات العصافير. الموضوع الرئيسي لدراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي على الطيور المغردة هي الأغنية الإدراك والتعلم أغنية. طبيعة السمعية من مثيرات جنبا إلى جنب مع ضعف حساسية BOLD من SE (مقارنة مع GE) تسلسل الرنين المغناطيسي الوظيفي القائم يجعل تنفيذ هذه التقنية صعبة للغاية.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذا التقرير، وصفنا بروتوكول الأمثل لتوصيف مفصل في الجسم الحي من ركائز العصبية من التحفيز السمعي في العصافير حمار وحشي مخدرة.
وتمشيا مع بروتوكول المعروضة، فإن غالبية الدراسات نشاط المخ وظيفية في الحيوانات باستخدام الرني?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا البحث من المنح المقدمة من مؤسسة أبحاث – فلاندرز (FWO، مشروع العدد G.0420.02 وG.0443.11N)، ومؤسسة هرقل (منحة العدد AUHA0012)، تطبيقات بحوث منسقة (التمويل غوا) من جامعة أنتويرب، و برعاية جزئيا من قبل المفوضية الأوروبية – مشروع FP6 ديمي، LSHB-CT-2005-512146 وEC – FP6 مشروع EMIL LSHC-CT-2004-503569 إلى A.VdL. G.DG وCP هي زملاء ما بعد الدكتوراه من مؤسسة البحوث – فلاندرز (FWO).
Materials
| Name of the reagent/equipment | Company | Catalogue number | Comments |
| Isoflurane anaesthetic | Isoflo | 05260-05 | |
| PC-Sam hardware/software | SA-Instruments | http://www.i4sa.com | |
| Monitoring and gating system | 1025 | ||
| MR-compatible small rodent heater system | Model 1025 compatible | ||
| Rectal temperature probe | RTP-102B | 7”, 0.044” | |
| 7T MR scanner | Bruker Biospin | PHS 70/16 | |
| Paravision software | 5.1 | ||
| Gradient Insert | BGA9S | 400 mT/m, 300A, 500V | |
| Gradient Amplifiers | Copley Co., USA | C256 | |
| Transmit resonators | Inner diameter: 72 mm, transmit only, active decoupled | ||
| Receiver antenna – 20 mm quadrature Mouse Head | Receive only, active decoupled | ||
| WaveLab software | Steinberg | ||
| Praat software | Paul Boersma, University of Amsterdam | http://www.praat.org | |
| Non-magnetic dynamic speakers | Visation, Germany | HK 150 | |
| Fiber optic microphone | Optoacoustics, | Optimic 1160 | |
| Sound amplifier | Phonic corporation | MM 1002a | |
| Presentation software | Neurobehavioral Systems Inc. | ||
| MRIcro | Chris Rorden | http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/ | |
| Statistical Parametric Mapping (SPM) | Welcome Trust Centre for Neuroimaging | 8 | http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/ |
References
- Van Meir, V., et al. Spatiotemporal properties of the BOLD response in the songbirds’ auditory circuit during a variety of listening tasks. Neuroimage. 25, 1242-1255 (2005).
- Boumans, T., Theunissen, F. E., Poirier, C., Van Der Linden, A. Neural representation of spectral and temporal features of song in the auditory forebrain of zebra finches as revealed by functional MRI. The European Journal of Neuroscience. 26, 2613-2626 (2007).
- Boumans, T., et al. Functional magnetic resonance imaging in zebra finch discerns the neural substrate involved in segregation of conspecific song from background noise. Journal of Neurophysiology. 99, 931-938 (2008).
- Boumans, T., et al. Functional MRI of auditory responses in the zebra finch forebrain reveals a hierarchical organisation based on signal strength but not selectivity. PloS ONE. 3, e3184 (2008).
- Vignal, C., et al. Measuring brain hemodynamic changes in a songbird: responses to hypercapnia measured with functional MRI and near-infrared spectroscopy. Physics in Medicine and Biology. 53, 2457-2470 (2008).
- Van der Linden, A., Van Meir, V., Boumans, T., Poirier, C., Balthazart, J. MRI in small brains displaying extensive plasticity. Trends in Neurosciences. 32, 257-266 (2009).
- Poirier, C., Van der Linden, A. M. Spin echo BOLD fMRI on songbirds. Methods Mol. Biol. 771, 569-576 (2011).
- Poirier, C., Verhoye, M., Boumans, T., Van der Linden, A. Implementation of spin-echo blood oxygen level-dependent (BOLD) functional MRI in birds. NMR in Biomedicine. 23, 1027-1032 (2010).
- Poirier, C., et al. A three-dimensional MRI atlas of the zebra finch brain in stereotaxic coordinates. Neuroimage. 41, 1-6 (2008).
- Zhao, F., Wang, P., Kim, S. G. Cortical depth-dependent gradient-echo and spin-echo BOLD fMRI at 9.4T. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 51, 518-524 (2004).
- Harel, N., Lin, J., Moeller, S., Ugurbil, K., Yacoub, E. Combined imaging-histological study of cortical laminar specificity of fMRI signals. NeuroImage. 29, 879-887 (2006).
- Duong, T. Q., et al. Microvascular BOLD contribution at 4 and 7 T in the human brain: gradient-echo and spin-echo fMRI with suppression of blood effects. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 1019-1027 (2003).
- Lee, S. P., Silva, A. C., Ugurbil, K., Kim, S. G. Diffusion-weighted spin-echo fMRI at 9.4 T: microvascular/tissue contribution to BOLD signal changes. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 42, 919-928 (1999).
- Uludag, K., Muller-Bierl, B., Ugurbil, K. An integrative model for neuronal activity-induced signal changes for gradient and spin echo functional imaging. NeuroImage. 48, 150-165 (2009).
- Yacoub, E., et al. Spin-echo fMRI in humans using high spatial resolutions and high magnetic fields. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 655-664 (2003).
- Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 55, 316-324 (2006).
- Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 52, 89-99 (2004).
- Goloshevsky, A. G., Silva, A. C., Dodd, S. J., Koretsky, A. P. BOLD fMRI and somatosensory evoked potentials are well correlated over a broad range of frequency content of somatosensory stimulation of the rat forepaw. Brain Research. 1195, 67-76 (2008).
- Kida, I., Yamamoto, T. Stimulus frequency dependence of blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging signals in the somatosensory cortex of rats. Neuroscience Research. 62, 25-31 (2008).
- Poirier, C., Boumans, T., Verhoye, M., Balthazart, J., Van der Linden, A. Own-song recognition in the songbird auditory pathway: selectivity and lateralization. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29, 2252-2258 (2009).
- Poirier, C., et al. Own song selectivity in the songbird auditory pathway: suppression by norepinephrine. PloS ONE. 6, e20131 (2011).
- Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal. Nature. 412, 150-157 (2001).
