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.
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방법 논문
쥐에서 휴식 상태 기능 자기 공명 이미징 데이터 획득
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
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.
서론
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.
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프로토콜
모든 실험은 9.4 T MRI 스캐너에서 수행되었으며 다트머스 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다. 추가 승인은 아래의 비디오 및 그림에 사용되는 동물을 기록하고 보여주기 위해 얻어졌습니다.
1. 스캔 하기 전에 준비
- 피하 주입 라인
- 바늘 점이 멸균 상태로 유지되도록 패키지에서 23 G 바늘을 부분적으로 제거합니다.
- 바늘의 허브를 단단히 잡고 면도날을 사용하여 허브와 만나는 바늘 샤프트를 득점합니다.
- 바늘 홀더를 채점 바로 아래 샤프트 주위에 고정시키고 허브에서 샤프트를 부드럽게 부러뜨린다.
- 바늘 샤프트 (무딘 끝)의 1/3을 이전에 멸균 된 PE50 라인에 삽입하여 약물 펌프에서 자석 보어 내부의 동물로 확장하십시오.
- 덱스메디토미딘과 아티파메졸의 희석
- 투명한 멸균 유리 병에 멸균 식염수의 9.5mL와 혼합된 0.5 mg/mL 재고0.5mL의 0.5mL를 사용하여 희석 덱스메디틴 염산염의 용액을 준비한다(희석 농도 = 0.025 mg/mL).
- 투명한 멸균 유리 병에 멸균 식염수 의 9.9 mL와 혼합 5 mg / mL 재고의 0.1 mL을 사용하여 희석 a....
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결과
각 휴게 상태 검사에 따라 독립적인 구성 요소 분석(ICA; 보충 파일에 포함된 예제 스크립트)을 사용하여 안정성을 평가합니다. 그림 6은 휴게 상태 검사에서 구성 요소 출력의 예를 보여줍니다. 도 6a는 안정성이 높은 스캔으로부터 신호 성분을 나타낸다. 공간적으로 구성 요소는 높은 지역성을 가지고 있습니다. 공간 구성 요소 아래 시간 과정 내에서 신호는 안정적이고 예측할 수 없으며 진정한 뇌 활동을 나타냅니다. 하단의 전원 스펙트럼은 주로 낮은 주파수를 보여줍니다. 그림 6b는 노이즈를 나타내는 그림 6a와 동일한 스캔의 구성 요소를 표시합니다. 공간 구성 요소의 비지역성, 고주파 시간 과정 및 전력 스펙트럼의 고주파 피크에 유의하십시오. 마지막으로,
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토론
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 있습니다. 쥐의 생리학을 정착시킬 충분한 시간을 주지 않고 초기 단계를 서두르는 것보다 각 단계에서 더 많은 시간을 보내는 것이 더 효율적입니다. 안정성을 허용하는 핵심 구성 요소는 코 콘과 적절한 폐기물 가스 청소의 적합성입니다.
제대로 밀봉 된 코 콘과 청소는 동물이 정기적으로 간격호흡과 꾸준한 산소 포화 수준으로 안정적으로 유지 할 수 있습니다. 헐떡거리거나 불규칙한 간격, 호흡 유지 또는 산소 포화 도급 수준이 감소하면 코 콘 밀봉 및 청소를 개선하기 위해 노력해야합니다. 코 콘은 밀접하게 맞아야하지만.......
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
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.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 9.4T MRI | Varian/Bruker | Varian은 Paravision 6.0.1 소프트웨어를 실행하는 Bruker 콘솔로 업그레이드 | |
| 공기-산소 믹서 | Sechrist | 모델 3500CP-G | |
| 기능적 신경 이미지(AFNI) | NIMH/NIH | 버전 AFNI_18.3.03 | 무료 제공: https://afni.nimh.nih.gov/ |
| Animal Cradle | RAPID Biomedical | LHRXGS-00563 | 바이트 바, 노즈 콘 및 이어 바가있는 쥐 홀더 |
| 동물 생리학 모니터링 & 게이팅 시스템 | SAII | 모델 1025 | 산소 포화도, 온도, 호흡 및 광섬유 맥박 산소 측정 추가 기능을 포함한 MR 호환 시스템 |
| 안티세단 (아티파메졸 염산염) | Patterson Veterinary | 07-867-7097 | Zoetis, 제조업체 품목 #10000449 |
| 세라믹 MRI 안전 가위 | MRIequip.com | MT-6003 | |
| 클리퍼 | Patterson 수의학 | 07-882-1032 | Wahl 터치업 트리머 콤보 키트, 제조업체 품목 #09990-1201 |
| Dexmedesed(덱스메데토미딘 염산염) | Patterson Veterinary | 07-893-1801 | Dechra 수의학 제품, 제조업체 품목#17033-005-10 |
| 디지털 직장 온도계 커버 | Medline | MDS9608 | |
| FMRIB 소프트웨어 라이브러리 | FMRIB | MELODIC 버전 3.15 | 무료 구매 장소: https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki |
| Heating Pad | Cara Inc. | 모델 50 | |
| 지혈 겸자, 스트레이트 | Kent Scientific | INS750451-2 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | Patterson Private Label, 제조업체 품목 #14043-0704-06 |
| Isoflurane 기화기 | VetEquip Inc. | ||
| Lab Tape, 3/4" | VWR International | 89097-990 | |
| 바늘, 23 게이지 | BD | 305145 | 플라스틱 허브 제거 |
| Parafilm Laboratory Film | Patterson Veterinary | 07-893-0260 | Medline Industries Inc., 제조업체 품목 #HSFHS234526A |
| 평면 표면 코일 | Bruker | T12609 | 2cm |
| 폴리에틸렌 튜빙 | Braintree Scientific | PE50 50FT | 0.023"(내경), 0.038"(외경) |
| Puralube 안과 연고 | Patterson Veterinary | 07-888-2572 | Dechra Veterinary Products, 제조업체 품목 #211-38 |
| Sprague Dawley Rats | Charles River | 400 SAS SD | |
| 멸균 0.9% 식염수 | Patterson 수의학 | 07-892-4348 | Aspen Vet, 제조업체 품목 #14208186 |
| 멸균 알코올 준비 패드 | Medline | MDS090735 | |
| 수술 테이프, 1"(3M Durapore) | Medline | MMM15381Z | 3M Healthcare, "와이드 의료 테이프" |
| 수술용 백서 테이프, 1/2"(3M Micropore) | Medline | MMM15300 | 3M 헬스케어 |
| 주사기, 1 mL w/ 25 게이지 바늘 | BD | 309626 | |
| 주사기, 3 mL | BD | 309657 | |
| 벤트 유도 및 소기 시스템 | VetEquip Inc. | 942102 | |
| 411724 | 오메가 유량계 | ||
| 931600 | 소기 큐브가 | ||
| 921616 | 노즈 콘, 비재호흡 |
참고문헌
- Smitha, K. A., et al. Resting state fMRI: A review on methods in resting state connectivity analysis and resting state networks. The Neuroradiology Journal. 30 (4), 305-317 (2017).
- Gorges, M., et al.
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재인쇄 및 허가
