טכניקת חלון קליפת מוח, גולגולת דקה יותר עבור<em> In Vivo</em> טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית הדמיה
Summary
אנו מציגים שיטה ליצירת חלון גולגולת דללה קליפת מוח (TSCW) במודל של עכברים ל<em> In vivo</em> אוקטובר הדמיה של קליפת המוח.
Abstract
טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית (אוקטובר) היא טכניקת הדמיה ביו עם רזולוציה גבוהה של מרחב וזמן. עם גישתה פולשנית אוקטובר כבר נעשה שימוש נרחב ברפואת עיניים, רפואת עור, וגסטרואנטרולוגיה 1-3. שימוש בחלון גולגולת דללה קליפת מוח (TSCW), אנו מעסיקים אפנות אוקטובר רפאים-תחום (SD-אוקטובר) ככלי לדימוי לקליפת המוח בגוף חי. בדרך כלל, פתחה את גולגולת שמשה במשך נוירו הדמיה כפי שהוא מספק יותר צדדי, לעומת זאת, גישת TSCW היא פחות פולשנית והוא אומר יעיל להדמיה לטווח ארוכה במחקרי נוירופתולוגיה. כאן, אנו מציגים שיטה ליצירת TSCW במודל עכבר לin vivo אוקטובר הדמיה של קליפת המוח.
Introduction
מאז השקתו בשנת 1990 מוקדמים, אוקטובר כבר נעשה שימוש נרחב להדמיה ביולוגית של מבנה רקמות ותפקוד 2. אוקטובר מייצר תמונות חתך על ידי מדידת עיכוב זמן הד של אור 4 backscattered ידי יישום מקור אור קוהרנטיות נמוך עם interferometer סיבים אופטיים מייקלסון 2,4. SD-אוקטובר, הידוע גם בתחום הפורה אוקטובר (FD-OCT), הוצג לראשונה בשנת 1995 5, ומציע שיטת הדמיה טובה יותר בהשוואה עם הזמן מסורתי תחום אוקטובר (TD-אוקטובר). ב SD-אוקטובר, זרוע ההתייחסות נשמרה נייחת וכתוצאה מכך במהירות גבוהה ורכישה גבוהה במיוחד רזולוציית תמונת 6-9.
כיום, מודלי TSCW היו בשימוש בעיקר ליישומים בהדמיה מוחית vivo של מיקרוסקופיה שני פוטונים במקום craniotomy מסורתי. TSCW אלה שמש במקביל ללוחית גולגולת מותאמת אישית או תלוש כיסוי זכוכית 10-13 לספק ima נוסףגינג יציבות. במחקרים שלנו, יש לנו ציינו כי אבזרים כגון אלה אינם הכרחיים לאוקטובר הדמיה כאשר TSCW משמש. לכן, חוסר צלחת גולגולת או תלושי כיסוי זכוכית מאפשר למגוון רחב יותר של גודל חלון הדמיה כפי שהם עלולים להפריע לקרן האופטית ולשנות תמונות אוקטובר
הכנה-גולגולת דללה הוכיחה להיות יתרון בבדיקות הדמיה של המוח באמצעות מיקרוסקופ שני פוטונים 10-13. בניסויים שלנו, אנו מנצלים מערכת SD-אוקטובר לתמונת קליפת in vivo דרך TSCW. התקנת SD-אוקטובר ההדמיה המותאמת אישית שלנו מכילה פס רחב מקור, נמוך קוהרנטיות אור המורכב משתי דיודות superluminescent (SLD) המרוכזים ב1295 ננומטר ברוחב פס של 97 ננומטר וכתוצאה מכך רזולוציה צירית ורוחבית של 8 מיקרומטר ו 20 מיקרומטר, בהתאמה 14 . עם מכשיר ההדמיה האופטית שלנו, אנו צופים כי באמצעות הדמיה TSCW יש פוטנציאל גדול בזיהוי והדמיית מבנים ופונקציות בoרקמת המוח ptically צפופה.
Protocol
Representative Results
Discussion
הדמיה עם אוקטובר ו- גולגולת דלילה היא טכניקת נוירו הדמיה חדשנית שרק נחקרה 15, 16 לאחרונה. בניסויים שלנו, אנחנו הוכחנו את הכדאיות של SD-אוקטובר הדמיה באמצעות TSCW במודל של עכברים בגוף חי. מהתוצאות שלנו, הגולגולת דקה יותר בכ 55 מיקרומטר ועומק החדירה מתקבל בכ 1 מ"מ ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי הוכחת UC גילוי הענקת קונספט ועל ידי NIH (R00 EB007241). המחברים רוצים גם להודות לז'קלין האברד על סיועה בניסוי זה.
Materials
| Materials | Company | Catalogue number | Comments |
| Ketamine | Phoenix Pharmaceuticals | 57319-542-02 | |
| Xylazine | Akorn, Inc. | 139-236 | |
| Artificial Tears Ointment | Rugby | 0536-6550-91 | |
| Nair | Church & Dwight Co., Inc. | 4010130 | |
| Sterile Alcohol Prep Pad | Kendall Healthcare | 6818 | |
| Cotton Tipped Applicators | Fisherbrand | 23-400-115 | |
| Betadine Solution Swabstick | Purdue Products | 67618-153-01 | |
| Saline Solution, .9% | Phoenix Pharmaceuticals | 57319-555-08 | |
| Stereotactic Frame | Stoelting | ||
| High Speed Surgical Hand Drill | Foredom | 38,000 rpm | |
| Carbide Round Bur | Stoelting | 0.75 mm | |
| Dura-Green Stones | Shofu | Shank: HP Shape: BA1 |
|
| CompoMaster Coarse & CompoMaster Polisher | Shofu | Shape: Mini-Pt. | |
| SpaceDrapes | Braintree Scientific, Inc. |
References
- Bizheva, K., Unterhuber, A., Hermann, B., Povazay, B., Sattmann, H., Drexler, W. Imaging ex vivo and in vitro brain morphology in animal models with ultrahigh resolution optical coherence tomography. Journal of Biomedical Optics. 9, 719-724 (2004).
- Fujimoto, J. G. Optical coherence tomography for ultrahigh resolution in vivo imaging. Nature Biotechnology. 21, 1361-1367 (2003).
- Wantanabe, H., Rajagopalan, U. M., Nakamichi, Y., Igarashi, K. M., Kadono, H., Tanifuji, M. Swept source optical coherence tomography as a tool for real time visualization and localization of electrodes used in electrophysiological studies of brain in vivo. Biomedical Optics Express. 2, 3129-3134 (2011).
- Huang, D., Swanson, E. A., Lin, C. P., Schuman, J. S., Stinson, W. G., Chang, W., Hee, M. R., Flottee, T., Gregory, K., Puliafito, C. A., Fujimoto, J. G. Optical coherence tomography. Science. 254, 1178-1181 (1991).
- Mitsui, T. Dynamic range of optical reflectometry with spectral interferometry. Japanese Journal of Applied Physics. 38, 6133-6137 (1999).
- de Boer, J. F., Cense, B., Park, B. H., Pierce, M. C., Tearney, G. J., Bouma, B. Improved signal-to-noise ratio in spectral-domain compared with time-domain optical coherence tomograhy. Optics Letters. 28, 2067-2069 (2003).
- de Boer, J. F. Ch. 5. Optical Coherence Tomography: Technology and Applications. , (2008).
- Choma, M. A., Sarunic, M. V., Yang, C., Izatt, J. A. Sensitivity advantage of swept source and fourier domain optical coherence tomography. Optics Express. 11, 2183-2189 (2003).
- Leitgeb, R. A., Drexler, W., Unterhuber, A., Hermann, B., Bajraszewski, T., Le, T., Stingl, A., Fercher, A. F. Ultrahigh resolution fourier domain optical coherence tomography. Optics Express. 12, 2156-2165 (2004).
- Drew, P. J., Shih, A. Y., Driscoll, J. D., Knutsen, P. M., Blinder, P., Davalos, D., Akassoglou, K., Tsai, P. S., Kleinfeld, D. Chronic optical access through a polished and reinforced thinned skull. Nature Methods. 7, 981-984 (2010).
- Shih, A. Y., Mateo, C., Drew, P. J., Tsai, P. S., Kleinfeld, D. A Polished and Reinforced Thinned-skull Window for Long-term Imaging of the Mouse. J. Vis. Exp. 61, e3742 (2012).
- Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice. Nature Protocols. 5, (2010).
- Lu, M., Majewska, S., K, A., Gelbard, H. A. A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation. J. Vis. Exp. (43), e2059 (2010).
- Wang, Y., Oh, C. M., Oliveira, M. C., Islam, M. S., Ortega, A., Park, B. H. GPU accelerated real-time multi-functional spectral-domain optical coherence tomography system at 1300nm. Optics Express. 20, 14797-14813 (2012).
- Aguirre, A. D., Chen, Y., Fujimoto, J. F. Depth-resolved imaging of functional activation in the rat cerebral cortex using optical coherence tomography. Opt. Lett. 31, 3459-3461 (2006).
- Chen, Y., Aguirre, A. D., Ruvinskaya, L., Devor, A., Boas, D. A., Fujimoto, J. G. Optical coherence tomography (OCT) reveals depth-resolved dynamics during functional brain activation. Journal of Neuroscience Methods. 178, 162-173 (2009).
- Liang, C., Wierwille, J., Moreira, T., Schwartzbauer, G., Jafri, M. S., Tang, C., Chen, Y. A forward-imaging needle-type OCT probe for image guided stereotactic procedures. Opt Express. 19, 26283-26294 (2011).
- Srinivasan, V. J., Sakadzic, S., Gorczynska, I., Ruvinskaya, S., Wu, W., Fugimoto, J. G., Boas, D. A. Quantitative cerebral blood flow with optical coherence tomography. Optics Express. 18, 2477-2494 (2010).
- Galetta, K. M., Calabresi, P. A., Frohman, E. M., Balcer, L. J. Optical Coherence Tomography (OCT): imaging the visual pathway as a model for neurodegeneration. The Journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. 8, 117-132 (2011).
- Seigo, M. A., Sotirchos, E. S., Newsome, S., Babiarz, A., Eckstein, C., Ford, E., Oakley, J. D., Syc, S. B., Frohman, T. C., Ratchford, J. N., Balcer, L. J., Frohman, E. M., Calabresi, P. A., Saidha, S. In vivo assessment of retinal neuronal layers in multiple sclerosis with maual and automated optical coherence tomography segementation techniques. J. Neurol. , (2012).
- Frohman, E. M., Fujimoto, J. G., Frohman, T. C., Calabresi, P. A., Cutter, G., Balcer, L. J. Optical coherence tomography: a window into the mechanisms of multiple sclerosis. Nature Clinical Practice. 4, 664-675 (2008).
- Gill, A. S., Rajneesh, K. F., Owen, C. M., Yeh, J., Hsu, M., Binder, D. K. Early optical detection of cerebral edema in vivo. J. Neurosurg. 114, 470-477 (2011).
