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Neuroscience

विवो में पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी चूहों में गहरी मस्तिष्क उत्तेजना से प्रेरित गतिविधि पैटर्न को प्रकट करने के लिए

Published: March 23, 2022 doi: 10.3791/63478
Automatic Translation
1, 2,3, 2,3, 1,2,3,4, 2,4,5
1Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), 2Laboratorio de Imagen Médica, Instituto de Investigación Sanitaria Gregorio Marañón, 3Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial, Universidad Carlos III de Madrid, 4CIBER de Salud Mental (CIBERSAM), 5High Performance Research Group in Physiopathology and Pharmacology of the Digestive System (NeuGut), Universidad Rey Juan Carlos

Summary

हम विवो FDG-PET के साथ तीव्र गहरी मस्तिष्क उत्तेजना से प्रेरित चयापचय न्यूरोमॉड्यूलेशन का मूल्यांकन करने के लिए एक प्रीक्लिनिकल प्रयोगात्मक विधि का वर्णन करते हैं। इस पांडुलिपि में स्टीरियोटैक्सिक सर्जरी से लेकर उत्तेजना उपचार के आवेदन और पीईटी छवियों के अधिग्रहण, प्रसंस्करण और विश्लेषण तक सभी प्रयोगात्मक कदम शामिल हैं।

Abstract

डीप ब्रेन स्टिमुलेशन (डीबीएस) एक इनवेसिव न्यूरोसर्जिकल तकनीक है जो रोगी के पैथोफिज़ियोलॉजी में शामिल मस्तिष्क संरचनाओं के लिए विद्युत दालों के आवेदन पर आधारित है। डीबीएस के लंबे इतिहास के बावजूद, इसकी कार्रवाई का तंत्र और उचित प्रोटोकॉल अस्पष्ट रहते हैं, जो इन पहेली को हल करने के उद्देश्य से अनुसंधान की आवश्यकता को उजागर करते हैं। इस अर्थ में, कार्यात्मक इमेजिंग तकनीकों का उपयोग करके डीबीएस के इनविवो प्रभावों का मूल्यांकन मस्तिष्क की गतिशीलता पर उत्तेजना के प्रभाव को निर्धारित करने के लिए एक शक्तिशाली रणनीति का प्रतिनिधित्व करता है। यहां, मस्तिष्क चयापचय पर डीबीएस के तीव्र परिणामों का आकलन करने के लिए प्रीक्लिनिकल मॉडल (विस्टार चूहों) के लिए एक प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल, एक अनुदैर्ध्य अध्ययन [18एफ]-फ्लोरोडीऑक्सीक्लोकोस पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी (एफडीजी-पीईटी) के साथ संयुक्त है। सबसे पहले, जानवरों को प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स में इलेक्ट्रोड के द्विपक्षीय आरोपण के लिए स्टीरियोटैक्टिक सर्जरी से गुजरना पड़ा। इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट को सत्यापित करने के लिए प्रत्येक जानवर का एक पोस्ट-सर्जिकल कम्प्यूटरीकृत टोमोग्राफी (सीटी) स्कैन प्राप्त किया गया था। वसूली के एक सप्ताह के बाद, उत्तेजना (डी 1) के बिना प्रत्येक संचालित जानवर का पहला स्थिर FDG-PET हासिल किया गया था, और दो दिन बाद (D2), एक दूसरा FDG-PET हासिल किया गया था जबकि जानवरों को उत्तेजित किया गया था। इसके लिए, जानवरों को एफडीजी देने के बाद इलेक्ट्रोड को एक पृथक उत्तेजक से जोड़ा गया था। इस प्रकार, जानवरों को FDG अपटेक अवधि (45 मिनट) के दौरान उत्तेजित किया गया था, जो मस्तिष्क चयापचय पर DBS के तीव्र प्रभावों को दर्ज करता है। इस अध्ययन की खोजपूर्ण प्रकृति को देखते हुए, FDG-PET छवियों का विश्लेषण D1 और D2 अध्ययनों के बीच युग्मित T-परीक्षण के आधार पर एक वोक्सेल-वार दृष्टिकोण द्वारा किया गया था। कुल मिलाकर, डीबीएस और इमेजिंग अध्ययनों का संयोजन तंत्रिका नेटवर्क पर न्यूरोमॉड्यूलेशन परिणामों का वर्णन करने की अनुमति देता है, अंततः डीबीएस के आसपास की पहेली को सुलझाने में मदद करता है।

Introduction

न्यूरोस्टिम्यूलेशन शब्द में कई अलग-अलग तकनीकें शामिल हैं जिनका उद्देश्य तंत्रिका तंत्र को एक चिकित्सीय उद्देश्य 1 के साथ उत्तेजित करनाहै। उनमें से, गहरी मस्तिष्क उत्तेजना (डीबीएस) नैदानिक अभ्यास में सबसे व्यापक न्यूरोस्टिम्यूलेशन रणनीतियों में से एक के रूप में खड़ा है। डीबीएस में एक न्यूरोस्टिमुलेटर द्वारा वितरित विद्युत दालों के साथ गहरे मस्तिष्क नाभिक की उत्तेजना होती है, जिसे स्टीरियोटैक्टिक सर्जरी द्वारा संशोधित करने के लिए मस्तिष्क लक्ष्य में रखे गए इलेक्ट्रोड के माध्यम से सीधे रोगी के शरीर में प्रत्यारोपित किया जाता है। विभिन्न न्यूरोलॉजिकल और मनोरोग विकारों में डीबीएस आवेदन की व्यवहार्यता का मूल्यांकन करने वाले लेखों की संख्या लगातार बढ़ रही है2, हालांकि उनमें से केवल कुछ को फूड एंड ड्रग एसोसिएशन (एफडीए) (यानी, आवश्यक कंपकंपी, पार्किंसंस रोग, डिस्टोनिया, जुनूनी-बाध्यकारी विकार, और चिकित्सकीय दुर्दम्य मिर्गी) द्वारा अनुमोदित किया गया है। . इसके अलावा, आधिकारिक तौर पर अनुमोदित की तुलना में कई और विकृतियों के डीबीएस उपचार के लिए बड़ी संख्या में मस्तिष्क लक्ष्य और उत्तेजना प्रोटोकॉल शोध के अधीन हैं, लेकिन उनमें से किसी को भी निश्चित नहीं माना जाता है। डीबीएस अनुसंधान और नैदानिक प्रक्रियाओं में ये विसंगतियां आंशिक रूप से कार्रवाई के तंत्र की पूरी समझ की कमी के कारण हो सकतीहैं। इसलिए, मस्तिष्क की गतिशीलता पर डीबीएस के इनविवो प्रभावों को समझने के लिए भारी प्रयास किए जा रहे हैं, क्योंकि हर प्रगति, हालांकि छोटी हो, अधिक चिकित्सीय सफलता के लिए डीबीएस प्रोटोकॉल को परिष्कृत करने में मदद करेगी।

इस संदर्भ में, आणविक इमेजिंग तकनीक डीबीएस के विवो न्यूरोमॉड्यूलेटरी प्रभावों में निरीक्षण करने के लिए एक प्रत्यक्ष खिड़की खोलती है। ये दृष्टिकोण न केवल डीबीएस के प्रभाव को निर्धारित करने का अवसर प्रदान करते हैं, जबकि इसे लागू किया जा रहा है, बल्कि इसके परिणामों की प्रकृति को उजागर करने, अवांछित दुष्प्रभावों और नैदानिक सुधार को रोकने और यहां तक कि रोगी की जरूरतों के लिए उत्तेजना मापदंडों को अनुकूलित करने का अवसर भी प्रदान करतेहैं। इन विधियों में, 2-डीऑक्सी-2-[18एफ] फ्लोरो-डी-ग्लूकोज (एफडीजी) का उपयोग करके पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) विशेष रुचि का है क्योंकि यह विभिन्न मस्तिष्कक्षेत्रों की सक्रियण स्थिति पर विशिष्ट और वास्तविक समय की जानकारी प्रदान करता है। विशेष रूप से, FDG-PET इमेजिंग न्यूरॉन्स और ग्लियल कोशिकाओं के बीच चयापचय युग्मन के शारीरिक सिद्धांत के आधार पर तंत्रिका सक्रियण का अप्रत्यक्ष मूल्यांकन प्रदान करताहै। इस अर्थ में, कई नैदानिक अध्ययनों ने FDG-PET का उपयोग करके DBS-मॉड्यूलेटेड मस्तिष्क गतिविधि पैटर्न की सूचना दी है (समीक्षा के लिए3 देखें)। फिर भी, रोगियों पर ध्यान केंद्रित करते समय नैदानिक अध्ययन आसानी से कई कमियां करते हैं, जैसे विषमता या भर्ती कठिनाइयां, जो उनकी शोध क्षमता को दृढ़ता से सीमित करतीहैं। यह संदर्भ शोधकर्ताओं को उनके नैदानिक अनुवाद से पहले बायोमेडिकल दृष्टिकोण का मूल्यांकन करने के लिए मानव स्थितियों के पशु मॉडल का उपयोग करने के लिए प्रेरित करता है या, यदि पहले से ही नैदानिक अभ्यास में लागू किया गया है, तो चिकित्सीय लाभ या दुष्प्रभावों की शारीरिक उत्पत्ति की व्याख्या करने के लिए। इस प्रकार, मानव विकृति और प्रयोगशाला जानवरों में मॉडलिंग स्थिति के बीच बड़ी दूरी के बावजूद, ये प्रीक्लिनिकल दृष्टिकोण नैदानिक अभ्यास में एक सुरक्षित और प्रभावी संक्रमण के लिए आवश्यक हैं।

यह पांडुलिपि मस्तिष्क चयापचय पर डीबीएस के तीव्र परिणामों का आकलन करने के लिए, एक अनुदैर्ध्य FDG-PET अध्ययन के साथ संयुक्त मुराइन मॉडल के लिए एक प्रयोगात्मक DBS प्रोटोकॉल का वर्णन करती है। इस प्रोटोकॉल के साथ प्राप्त परिणाम डीबीएस द्वारा मस्तिष्क गतिविधि पर प्रेरित जटिल मॉड्यूलेटरी पैटर्न को उजागर करने में मदद कर सकते हैं। इसलिए, विवो में उत्तेजना के परिणामों की जांच करने के लिए एक उपयुक्त प्रयोगात्मक रणनीति प्रदान की जाती है, जिससे चिकित्सकों को विशिष्ट परिस्थितियों में चिकित्सीय प्रभावों का अनुमान लगाने और फिर रोगी की जरूरतों के लिए उत्तेजना मापदंडों को अनुकूलित करने की अनुमति मिलती है।

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Protocol

यूरोपीय समुदाय परिषद के निर्देश 2010/63 / यूरोपीय संघ के अनुसार प्रयोगात्मक पशु प्रक्रियाओं का आयोजन किया गया था, और अस्पताल ग्रेगोरियो मारानोन के पशु प्रयोग के लिए आचार समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था। प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल का एक ग्राफिकल सारांश चित्रा 1 ए में दिखाया गया है।

1. विवो न्यूरोइमेजिंग में मस्तिष्क लक्ष्य स्थानीयकरण

  1. जानवरों की तैयारी
    नोट: ~ 300 ग्राम के नर विस्टार चूहों का उपयोग किया गया था।
    1. जानवर को संज्ञाहरण प्रेरण बॉक्स में रखें और शीर्ष को सील करें।
    2. सेवोफ्लुरेन वेपोराइज़र चालू करें (100% ओ2 में प्रेरण के लिए 5%)। जब चूहे को एनेस्थेटाइज्ड किया जाता है, तो गैस प्रवाह को नोसकोन में स्विच करें। चूहे के पंजे को चुटकी मारकर संज्ञाहरण की स्थिति की पुष्टि करें।
    3. सीटी बेड पर पशु लापरवाह रखें, सेवोफ्लुरेन संज्ञाहरण (100% ओ2 में रखरखाव के लिए 3%) बनाए रखें।
  2. सीटी इमेजिंग
    नोट: एम्परेज, वोल्टेज, अनुमानों की संख्या, शॉट्स की संख्या और वोक्सेल रिज़ॉल्यूशन का चयन सीटी स्कैनर पर निर्भर करता है। यहां, निम्नलिखित पैरामीटर: 340 एमए, 40 केवी, 360 अनुमान, 8 शॉट्स, और 200 μm रिज़ॉल्यूशन 7,8,9 का उपयोग किया गया था।
    1. चूहे को फेसमास्क या नाक शंकु सुरक्षित करें।
    2. नुकसान के बिना पर्याप्त संयम प्रदान करने के लिए रेशम टेप के साथ सिर, कंधे, कूल्हों और पूंछ पर चूहे के शरीर को सुरक्षित करें।
    3. चूहे की लगातार निगरानी करें।
    4. सीटी स्कैनर के दृश्य क्षेत्र के केंद्र में सिर की स्थिति जानें।
    5. स्कैनर के विनिर्देशों के अनुसार अधिग्रहण मापदंडों का उपयोग करके सीटी छवि प्राप्त करने के लिए आगे बढ़ें।
    6. 10 मिनट के बाद, जब इन विवो सीटी स्कैन पूरा हो जाता है, तो सेवोफ्लुरेन प्रवाह को रोकें और चूहे को एमआरआई स्कैनर में रखें।
  3. एमआर इमेजिंग
    नोट: स्कैन अधिग्रहण विनिर्देश स्कैनर के बीच भिन्न होते हैं, जिसमें विभिन्न सॉफ्टवेयर सिस्टम और अधिक महत्वपूर्ण रूप से, विशिष्ट शोध प्रश्न शामिल हैं। यहां, एक 7-टेस्ला स्कैनर का उपयोग किया गया था। टीई = 33 एमएस, टीआर = 3732 एमएस, और 0.8 मिमी (34 स्लाइस) की स्लाइस मोटाई के साथ एक टी 2-भारित स्पिन-इको अनुक्रम 7,8,9, 3.5 x 3.5 सेमी 2 के एफओवी के साथ256 x 256 पिक्सेल के मैट्रिक्स आकार का उपयोग किया गया था।
    1. एमआरआई बिस्तर पर पशु लापरवाह रखें, सेवोफ्लुरेन संज्ञाहरण (100% ओ 2 में रखरखाव के लिए 3%) बनाएरखें।
    2. एमआरआई अधिग्रहण के दौरान सिर की गतिविधियों से बचने के लिए स्कैनर बेड पर रखे गए स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम में सिर को सुरक्षित करें। इसके अलावा, रेशम टेप के साथ चूहे के शरीर के बाकी हिस्सों को सुरक्षित करें।
    3. एमआरआई स्कैनर के दृश्य क्षेत्र के केंद्र में सिर का पता लगाएं।
    4. एक बार स्थिति सही हो जाने के बाद, एमआरआई छवि प्राप्त करने के लिए आगे बढ़ें।
    5. जब विवो एमआरआई स्कैनिंग पूरी हो जाती है, तो सेवोफ्लुरेन प्रवाह को रोकें और चूहे को अपने पिंजरे में रखें।
    6. पिंजरे के पास एक हीटिंग लैंप का पता लगाएं क्योंकि चूहे आमतौर पर स्कैन के दौरान अपने शरीर के तापमान को कम करते हैं।
    7. संज्ञाहरण से वसूली तक चूहे की निगरानी करें।
  4. एटलस सह-स्थानीयकरण और लक्ष्य निर्देशांक गणना
    1. एक बार स्कैनर की सिफारिशों के बाद सीटी और एमआरआई छवियों का अधिग्रहण और पुनर्निर्माण करने के बाद, सीटी और एमआरआई छवियों को सह-पंजीकृत करें।
    2. पारस्परिक जानकारी10 के आधार पर स्वचालित कठोर पंजीकरण एल्गोरिथ्म का उपयोग करके सीटी और एमआरआई को स्थानिक रूप से सामान्य करने के लिए एक इमेजिंग प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग करें।
    3. पैक्सिनोस और वाटसन चूहे के मस्तिष्क एटलस11 के अनुसार, सह-पंजीकृत छवि में ब्रेग्मा रेखा को स्थानीयकृत करें, और पूर्ववर्ती / पीछे (एपी: +3.5 मिमी), मध्य रेखा / पार्श्व (एमएल: +0.6 मिमी), और डोरसोवेंट्रल (डीवी: -3.4 मिमी) अक्ष में ब्रैग्मा से लक्ष्य (यानी, मेडियल प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स, एमपीएफसी) की दूरी को मापें।
      नोट: वजन, आकार, लिंग और नस्ल अलग होने पर ब्रेग्मा से लक्ष्य तक निर्देशांक चूहों के बीच भिन्न हो सकते हैं।

2. स्टीरियोटैक्सिक सर्जरी

सावधानी: उपयोग से पहले सभी सर्जिकल सामग्री, प्रत्यारोपण और स्टीरियोटैक्सिक इकाइयों को ऑटोक्लेव करें, और संक्रमण और जटिलताओं से बचने के लिए सर्जिकल क्षेत्र को कीटाणुरहित करें जो पशु कल्याण को प्रभावित कर सकते हैं। बाँझ सर्जिकल दस्ताने का उपयोग करें और संदूषण को रोकने के लिए चिपचिपे पर्दे के साथ जानवर को कवर करें।

  1. पशु तैयारी और संज्ञाहरण
    1. जानवरों को सर्जरी से एक दिन पहले इंट्रापरिटोनियल रूप से 0.1 मिलीग्राम / किग्रा ब्यूप्रेनोर्फिन दिया गया था। जानवर को संज्ञाहरण प्रेरण बॉक्स कक्ष में रखें और शीर्ष को सील करें।
    2. सेवोफ्लुरेन वेपोराइज़र चालू करें (100% ओ2 में प्रेरण के लिए 5%)।
    3. जब चूहा ठीक हो जाए, तो सेवोफ्लुरेन वेपोराइज़र को बंद कर दें और चूहे को बॉक्स कक्ष से हटा दें।
    4. इंट्रापरिटोनियल रूप से जानवर को एनेस्थेटाइज करने के लिए केटामाइन (100 मिलीग्राम / किग्रा) और ज़ाइलाज़िन (10 मिलीग्राम / किग्रा) के मिश्रण का प्रबंधन करता है।
    5. तब तक प्रतीक्षा करें जब तक कि जानवर पूरी तरह से एनेस्थेटाइज्ड न हो जाए। इंटरडिजिटल क्षेत्र को चुटकी लेकर एनेस्थीसिया के स्तर की जांच करें।
    6. कान और आंखों के बीच के क्षेत्र को शेव करें।
  2. स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम और क्रैनियोटॉमी में प्लेसमेंट
    1. जानवर को स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम पर प्रवण स्थिति में रखें और सर्जरी के दौरान जानवर को सही स्थिति में बनाए रखने के लिए चूहों के लिए हेड होल्डिंग एडाप्टर का उपयोग करें।
    2. चूहे के कान की सलाखों का उपयोग करके सिर की गतिहीनता सुनिश्चित करें। कान की सलाखों के सम्मिलन से सावधान रहें, क्योंकि बहुत गहरा सम्मिलन कान के पर्दे को नुकसान पहुंचा सकता है।
    3. सर्जरी के दौरान सूखापन को रोकने के लिए आंखों पर नेत्र स्नेहन जेल लागू करें, और उन्हें बाँझ धुंध के साथ कवर करें।
    4. संदूषण को रोकने के लिए चिपचिपे पर्दे का उपयोग करके जानवर को कवर करें।
    5. मुंडा क्षेत्र में आयोडोपोविडोन समाधान लागू करें और इसे बाँझ धुंध के साथ साफ करें।
    6. स्थानीय क्षेत्र को एनेस्थेटाइज करने के लिए मुंडा क्षेत्र पर जेल में मेपिवैकेन लागू करें।
    7. कानों के बीच खोपड़ी के ऊपर त्वचा में एक अनुदैर्ध्य चीरा लगाएं, जो लैम्ब्डा से ब्रेग्मा तक 1.5-2 सेमी तक फैला हुआ है (यानी, कपाल के शीर्ष से आंखों की ओर)।
    8. खोपड़ी को 2 या 3 क्लैंप की मदद से उजागर करें। एक कपास की कली के साथ पेरीओस्टेम को हटा दें और ब्रेग्मा और धनु सीवन को उजागर करने के लिए खारे घोल के साथ रक्त को साफ करें। धुंध के साथ अतिरिक्त खारा घोल निकालें।
    9. दंत सीमेंट आसंजन में सुधार के लिए खोपड़ी की सतह को स्केलपेल से खरोंचें। हाइड्रोजन पेरोक्साइड में भिगोई गई कपास की कली के साथ क्षेत्र को साफ करें।
  3. खोपड़ी में इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट और निर्धारण
    1. सर्जरी के दौरान सही प्लेसमेंट सुनिश्चित करने के लिए प्लास्टिक चिमटी के साथ इलेक्ट्रोड को सीधा करें।
      नोट: इस प्रोटोकॉल में जमीन के साथ संकेंद्रित द्विध्रुवीप्लैटिनम-इरिडियम इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है।
    2. स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम के दाहिने हाथ के धारक पर एक इलेक्ट्रोड का पता लगाएं।
      नोट: इसे बेहतर तरीके से ठीक करने के लिए धारक को इलेक्ट्रोड में अनुकूलित करना आवश्यक हो सकता है ( चित्रा 1 बी देखें)। सुनिश्चित करें कि इलेक्ट्रोड धारक की धुरी के समानांतर है।
    3. स्टीरियोटैक्सिक फ्रेम के माध्यम से इलेक्ट्रोड को पकड़ने वाले दाहिने हाथ को स्थानांतरित करें और इलेक्ट्रोड की नोक को ब्रेग्मा के ठीक ऊपर रखें। इलेक्ट्रोड टिप को खोपड़ी के जितना संभव हो उतना करीब लाने की कोशिश करें, लेकिन इलेक्ट्रोड के विरूपण से बचने के लिए इसे स्पर्श किए बिना, और स्टीरियोटैक्सिक फ्रेम द्वारा प्रदान किए गए ब्रेग्मा के लिए परिणामी निर्देशांक पर ध्यान दें। खोपड़ी पर एक निशान बनाएं जो सर्जिकल पेन के साथ इलेक्ट्रोड की प्रारंभिक स्थिति को दर्शाता है।
    4. धारक को चरण 1.4.3 में प्राप्त एपी और एमएल निर्देशांक में ले जाएं और इलेक्ट्रोड लक्ष्य की स्थिति को इंगित करने वाले सर्जिकल पेन के साथ खोपड़ी पर एक निशान बनाएं।
    5. इलेक्ट्रोड को पकड़ने वाले स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम के दाहिने हाथ को हटा दें। इलेक्ट्रोड के साथ कुछ भी स्पर्श न करने के लिए सावधान रहें।
    6. लक्ष्य स्थिति में खोपड़ी (लगभग 1-1.5 मिमी व्यास) के माध्यम से छेद बनाने के लिए एक छोटी इलेक्ट्रिक ड्रिल का उपयोग करें जब तक कि ड्यूरा दिखाई न दे। कपास की कली का उपयोग करके किसी भी रक्तस्राव को रोकें।
    7. दंत सीमेंट के सतह क्षेत्र को बढ़ाने और जमीन का पता लगाने के लिए 4 स्क्रू (अधिमानतः 2-3 मिमी लंबाई के स्टेनलेस स्टील स्क्रू) का पता लगाने के लिए खोपड़ी के साथ 4 छेद ड्रिल करें। 4 स्क्रू संलग्न करें।
    8. सही इलेक्ट्रोड के साथ स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम के दाहिने हाथ का पता लगाएं। हाथ को गणना की गई स्थिति में ले जाएं, जो छेद के साथ मेल खाना चाहिए। फिर, इलेक्ट्रोड को तब तक कम करें जब तक कि यह ड्यूरा मेटर को न छू ले। यह स्थिति डीवी दिशा में 0 स्तर के रूप में काम करेगी।
    9. चरण 1.4.3 में डीवी स्थिति का उपयोग करते हुए इलेक्ट्रोड की नोक को डीवी दिशा में डालें। कपास की कली के साथ इलेक्ट्रोड के क्षेत्र के आसपास रक्त और मस्तिष्कमेरु द्रव को साफ करें।
    10. इलेक्ट्रोड के सबसे करीब स्क्रू में से एक से जमीन संलग्न करें।
    11. इलेक्ट्रोड के चारों ओर दंत सीमेंट लगाएं और तेज किनारों से बचने के लिए दंत सीमेंट को आकार देने के लिए सावधानी बरतें, जो जानवर को घायल कर सकता है। ऊतक /खोपड़ी को ओवरहीटिंग / थर्मल चोट को रोकने के लिए एक परत में दंत सीमेंट लगाया जाता है। अतिरिक्त परतों को जोड़ने से पहले मोटी परतों को ठीक करने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है। सुनिश्चित करें कि धारक से इलेक्ट्रोड को हटाने से पहले दंत सीमेंट पूरी तरह से कठोर हो गया है।
      सावधानी: दंत सीमेंट की तैयारी मिश्रण से विषाक्त वाष्प का उत्सर्जन पैदा करती है, जो सीमेंट के जमने के साथ समाप्त होती है। इसलिए, इस बिंदु से और सर्जरी के अंत तक रासायनिक गैसों के खिलाफ प्रभावी सुरक्षा मास्क पहनें।
    12. मस्तिष्क के दूसरे गोलार्ध के लिए चरण 2.3.2-2.3.11 से एक ही प्रक्रिया दोहराएं।
    13. इलेक्ट्रोड को कवर किए बिना टोपी बनाने के लिए अधिक दंत सीमेंट लागू करें। तब तक प्रतीक्षा करें जब तक कि यह कठोर न हो जाए।
    14. टोपी के सामने और पीछे सीवन करने के लिए त्रिकोण सुई के साथ चोटी वाले प्राकृतिक रेशम गैर-अवशोषित सीवन 1/0 का उपयोग करें। यदि आवश्यक हो, तो शरीर के क्षेत्र के अनुसार एक विशेष समय पर गैर-अवशोषित सीवन को हटा दें जहां वे स्थित हैं। सर्जिकल क्षेत्र को कीटाणुरहित करने के लिए एक आयोडोपोविडोन समाधान का उपयोग करें।
    15. स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम से चूहे को हटा दें।
  4. इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट पुष्टि के लिए सीटी इमेजिंग
    1. चरण 1.2.4-1.2.5 निष्पादित करें और चित्र 1C देखें।
    2. एक बार जब इनविवो सीटी स्कैन पूरा हो जाता है, तो चूहे को अपने पिंजरे में रखें।
    3. चरण 1.3.6 का पालन करें। और 1.3.7.
  5. पोस्टऑपरेटिव देखभाल
    1. पोस्टऑपरेटिव देखभाल के रूप में 5 दिनों के लिए एंटीबायोटिक (सेफ्ट्रियाक्सोन, 100 मिलीग्राम / किग्रा, चमड़े के नीचे) और 3 दिनों के लिए एनाल्जेसिक (ब्यूप्रेनोर्फिन, 0.1 मिलीग्राम / किग्रा, इंट्रापरिटोनियल) का प्रशासन करें। यह एंटीबायोटिक आहार 5 दिनों के लिए लंबा हो सकता है यदि कैप के आसपास संक्रमण (लालिमा, सूजन और एक्स्यूडेट) के कोई भी लक्षण देखे जाते हैं।
    2. प्रत्येक जानवर का प्रतिदिन एक दृश्य निरीक्षण करें, दर्द या संकट के संकेतों की खोज करें, और आयोडोपोविडोन समाधान के साथ टोपी को साफ करें।
    3. सर्जरी के बाद 1 सप्ताह तक गहन देखभाल प्रदान करें।

3. पीईटी / सीटी इमेजिंग अधिग्रहण

नोट: विद्युत उत्तेजना से प्रेरित तीव्र प्रभावों का आकलन करने के लिए प्रत्येक जानवर दो पीईटी / सीटी अध्ययनों (यानी, अनुपस्थिति में और डीबीएस प्रशासन के दौरान) से गुजरता है। दोनों स्कैनिंग सत्र एक ही इमेजिंग अधिग्रहण प्रोटोकॉल का पालन करते हैं, सर्जरी के 1 सप्ताह बाद (डी 1, उत्तेजना के बिना) और 2 दिन बाद (डी 2, डीबीएस के दौरान)।

  1. पशु तैयारी और संज्ञाहरण
    1. प्रत्येक पीईटी स्कैन से पहले चूहे को 8-12 घंटे के लिए तेज करें ताकि एफडीजी के उच्च मस्तिष्क उत्थान की अनुमति मिल सके, सिग्नल-टू-शोर अनुपात12 में सुधार हो सके।
    2. जानवर को संज्ञाहरण प्रेरण बॉक्स में रखें और शीर्ष को सील करें।
    3. सेवोफ्लुरेन वेपोराइज़र चालू करें (100% ओ2 में प्रेरण के लिए 5%)।
    4. जब चूहे को एनेस्थेटाइज किया जाता है, तो गैस फ्लक्स को नोजकोन में स्विच करें।
  2. FDG इंजेक्शन और अपटेक अवधि
    चेतावनी: FDG एक रेडियोट्रेसर है, इसलिए रेडियोधर्मिता जोखिम से बचने के लिए रेडियोप्रोटेक्शन उपायों पर विचार करें। पुष्टि करें कि संस्थान के पास रेडियोधर्मी यौगिकों के साथ काम करने की सभी अनुमति है।
    1. अवांछनीय रेडियोधर्मिता जोखिम से बचने के लिए उपयोग किए जाने तक एफडीजी शीशी को लीड-लाइन वाले कैबिनेट के अंदर रखें।
    2. एक छोटी गेज सिरिंज (~ 27 जी) को कम संभव मात्रा में FDG समाधान के ~ 37 MBq के साथ भरें, जैसा कि एक एक्टिविमीटर में मापा जाता है।
    3. जानवर की पूंछ के नीचे एक हीटिंग पैड रखें या पूंछ की नसों को फैलाने के लिए इन्फ्रा-रेड लाइट का उपयोग करें।
    4. एक बार जब पार्श्व नसें पूंछ के शिखर में स्पष्ट हो जाती हैं, तो सैनिटरी अल्कोहल (96%) के साथ क्षेत्र को साफ करें।
    5. एफडीजी समाधान को पार्श्व पूंछ नसों में से एक के माध्यम से इंजेक्ट करें, इसके प्रक्षेपवक्र के समानांतर एक सिरिंज के साथ नस के पास आते हैं और सुई के झुकाव के साथ ऊपर की ओर होते हैं।
    6. संज्ञाहरण बंद करें और जानवर को अपने पिंजरे में वापस रखें ताकि एक हीटिंग लैंप के नीचे पूरी तरह से ठीक हो सके।
    7. छवि अधिग्रहण सत्र शुरू करने से पहले 45 मिनट के रेडियोट्रेसर अपटेक की अनुमति दें। इस अवधि के दौरान, जानवर को जागृत रखें और एक लीड परिरक्षित कक्ष के अंदर रखें।
    8. डी 2 अध्ययन के मामले में, एफडीजी अपटेक अवधि के दौरान धारा 4 (विद्युत उत्तेजना प्रशासन) में नीचे बताए गए अनुसार डीबीएस वितरित करें।
  3. पीईटी अधिग्रहण और इमेजिंग पुनर्निर्माण
    नोट: पीईटी छवि अधिग्रहण विनिर्देश स्कैनर और स्कैन समय पर निर्भर करते हैं। इस प्रोटोकॉल के लिए, 400-700केवी 7,8,9 की ऊर्जा विंडो का उपयोग करके, एक छोटे-पशु पीईटी / सीटी स्कैनर के साथ 45 मिनट के लिए एक स्थिर पीईटी छवि हासिल की गई थी। अधिग्रहण प्रोटोकॉल डिजाइन करने से पहले पीईटी / सीटी उपकरण के विनिर्देशों की समीक्षा करें।
    1. FDG इंजेक्शन के 45 मिनट बाद, जानवर को संज्ञाहरण प्रेरण बॉक्स में रखें और शीर्ष को सील करें।
    2. सेवोफ्लुरेन वेपोराइज़र चालू करें (100% ओ2 में प्रेरण के लिए 5%)।
    3. सीटी बेड पर जानवर को स्थानांतरित करें और इसे लापरवाह स्थिति में रखें, नाक को संज्ञाहरण नाक शंकु में सुरक्षित करें और सेवोफ्लुरेन संज्ञाहरण (100% ओ 2 में रखरखाव के लिए 3%) बनाएरखें। चूहे के पंजे को चुटकी मारकर संज्ञाहरण की स्थिति की पुष्टि करें।
    4. चरण 1.2.2 और 1.2.3 दोहराएँ।
    5. पीईटी स्कैनर के दृश्य क्षेत्र के केंद्र में सिर का पता लगाएं।
    6. स्कैनर के विनिर्देशों के अनुसार अधिग्रहण मापदंडों का उपयोग करके स्थिर पीईटी छवि प्राप्त करें।
    7. 2 डी-ओएसईएम (आदेशित उप-समूह अपेक्षा अधिकतमकरण एल्गोरिथ्म) का उपयोग करके छवि का पुनर्निर्माण करने के लिए आगे बढ़ें और क्षय और मृत समय सुधार 7,8,9 लागू करें।
    8. जब विवो पीईटी स्कैन पूरा हो जाता है, तो स्कैनर बेड पर जानवर के सिर की स्थिति को विस्थापित किए बिना सीटी अधिग्रहण के लिए आगे बढ़ने के लिए चूहे में सेवोफ्लुरेन के प्रवाह को बनाए रखें।
  4. सीटी अधिग्रहण
    1. पिछले पीईटी अधिग्रहण के संबंध में जानवर की स्थिति को बदलने के बिना, सीटी छवि प्राप्त करने के लिए आगे बढ़ें।
    2. चरण 1.2.3-1.2.5 दोहराएँ।
    3. एक बार विवो सीटी स्कैन पूरा हो जाने के बाद, सेवोफ्लुरेन प्रवाह को रोकें और चूहे को वसूली के लिए अपने संबंधित पिंजरे में रखें।
    4. चरण 1.3.6 का पालन करें। और 1.3.7.
    5. पूर्ण रेडियोधर्मिता क्षय तक जानवर को लीड-परिरक्षित कक्ष में बनाए रखें।

4. विद्युत उत्तेजना प्रशासन

नोट: डी 2 इमेजिंग सत्र में FDG अपटेक अवधि के दौरान विद्युत उत्तेजना वितरित की जाती है। इस प्रोटोकॉल के लिए, उत्तेजना को एक पृथक उत्तेजक के साथ वितरित किया गया था, जिसमें एक निरंतर वर्तमान मोड में उच्च आवृत्ति (130 हर्ट्ज) विद्युत उत्तेजना, 150 μA, और 100μs 7,13,14 की पल्स चौड़ाई थी।

  1. DBS stimulator configuration
    1. अलग-थलग उत्तेजक और आवश्यक तारों को एक विस्तृत और शांत कमरे में तैयार करें, जिसमें जानवरों के पिंजरों के लिए पर्याप्त जगह और संभावित परेशान उत्तेजनाओं का न्यूनतम प्रभाव हो।
    2. उत्तेजना तारों को घुमावदार से कनेक्ट करें ताकि जानवरों को अपने पिंजरों के भीतर और उत्तेजक के भीतर स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति मिल सके।
    3. अध्ययन की जरूरतों के अनुसार उत्तेजना पैरामीटर सेट करें।
    4. वर्तमान मोड, आवृत्ति और पल्स चौड़ाई की जांच करने के लिए ऑसिलोस्कोप का उपयोग करें। आयताकार नाड़ी आकार (चित्रा 1 डी) के साथ द्विध्रुवीय तरंग की पुष्टि करें।
  2. डीबीएस डिलीवरी
    1. डी 1 इमेजिंग सत्र के बाद और डी 2 अधिग्रहण तक, जानवरों को उत्तेजना प्रणाली और ऑपरेटर की हैंडलिंग के लिए एक दैनिक आदत प्रोटोकॉल (45 मिनट / दिन) के अधीन करें, डी 2 में अवांछनीय तनाव प्रतिक्रियाओं से बचें। उत्तेजना प्रणाली को प्रत्येक जानवर से कनेक्ट करें, लेकिन उत्तेजना को चालू किए बिना।
    2. एक बार उत्तेजक स्थापित हो जाने के बाद, और जानवर को एफडीजी के साथ इंजेक्ट किया गया है, स्विवेल को इलेक्ट्रोड से कनेक्ट करें और उत्तेजक चालू करें।
    3. 45 मिनट के बाद, उत्तेजक को बंद करें, जानवर को स्विवेल से डिस्कनेक्ट करें और चरण 3.3 शुरू करने के लिए इसे जल्दी से संज्ञाहरण प्रेरण कक्ष में स्थानांतरित करें।

Figure 1
चित्र 1: प्रायोगिक डिजाइन. (ए) इस प्रोटोकॉल में अपनाए गए प्रयोगात्मक चरणों का सारांश। (बी) इलेक्ट्रोड के बेहतर निर्धारण के लिए धारक अनुकूलन के प्रतिनिधि चित्र, (बाएं) और (दाएं) इलेक्ट्रोड के बिना। (सी) एक संचालित जानवर के सीटी के साथ एमआरआई की फ्यूज्ड छवि, जो मेडियल प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स (एमपीएफसी) में सही इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट दिखाती है। (डी) ऑसिलोस्कोप स्क्रीन का स्क्रीनशॉट जो बाइफैसिक उत्तेजना तरंग को दर्शाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

5. पीईटी छवि प्रसंस्करण और विश्लेषण

नोट: बाद के वोक्सेल-वार सांख्यिकीय विश्लेषण के लिए तुलनीय डेटा प्राप्त करने के लिए डी 1 और डी 2 से छवियों पर एक ही छवि प्रसंस्करण का पालन करें।

  1. पीईटी छवियों का स्थानिक पंजीकरण
    1. विशेष इमेजिंग प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर का उपयोग करें। पूरे पंजीकरण वर्कफ़्लो को चित्र 2 में चित्रित किया गया है।
    2. प्रत्येक पीईटी और सीटी छवि को दृश्य के क्षेत्र में केंद्र और फसल करें। पारस्परिक जानकारी15 के आधार पर स्वचालित कठोर पंजीकरण एल्गोरिथ्म का उपयोग करके पीईटी छवि को अपने सीटी में पंजीकृत करें।
      नोट: कठोर पंजीकरण विधियां केवल उपयुक्त हैं चाहे जानवरों के बीच शरीर के वजन या आकार में कोई महत्वपूर्ण अंतर न हो। अन्यथा, लोचदार तरीकों का उपयोग करने पर विचार करें।
    3. चरण 5.1.2 में पैक्सिनोस और वाटसन चूहे के मस्तिष्क एटलस11 में स्थानिक रूप से पंजीकृत संदर्भ सीटी के लिए प्रत्येक सीटी छवि को पंजीकृत करें। परिणामी परिवर्तन पैरामीटर सहेजें।
    4. चरण 5.1.3 में प्राप्त परिवर्तन पैरामीटर लागू करें। संदर्भ सीटी छवि के लिए पंजीकृत पीईटी छवि प्राप्त करने वाले प्रत्येक पंजीकृत पीईटी छवि के लिए।
    5. निफ्टी प्रारूप में सभी अंतिम पीईटी छवियों को सहेजें।
  2. पीईटी छवियों की तीव्रता सामान्यीकरण और चिकनापन
    नोट: तीव्रता सामान्यीकरण और स्मूथिंग सार्वजनिक रूप से उपलब्ध संसाधनों के आधार पर विभिन्न इन-हाउस स्क्रिप्ट के साथ किया जाता है।
    1. संभावित पंजीकरण त्रुटियों को ठीक करने के लिए पीईटी छवियों को 2 मिमी पूर्ण चौड़ाई आधा अधिकतम (एफडब्ल्यूएचएम) के आइसोट्रोपिक गॉसियन कर्नेल के साथ चिकना करें।
      नोट: स्मूथिंग फ़िल्टर का आकार पीईटी अधिग्रहण के समाधान पर निर्भर करेगा, लेकिन एफडब्ल्यूएचएम के वोक्सेल आकार के 2-3 गुना फिल्टर का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
    2. एक उपयुक्त संदर्भ क्लस्टर सामान्यीकरण विधि16 का उपयोग करके पीईटी वोक्सेल मूल्यों की तीव्रता को सामान्य करें।
    3. संदर्भ सीटी छवि के लिए पंजीकृत संदर्भ एमआरआई से एक मस्तिष्क मास्क को विभाजित करें।
    4. वोक्सेल-वार विश्लेषण से मस्तिष्क के बाहर वोक्सेल को बाहर करने के लिए प्रत्येक पीईटी छवि पर मस्तिष्क मास्क लागू करें।
  3. वोक्सेल-वार विश्लेषण
    नोट: सांख्यिकीय विश्लेषण, जिसमें पीईटी छवि डेटा का वोक्सेल-वार विश्लेषण शामिल है, विशेष इमेजिंग विश्लेषण सॉफ्टवेयर17 का उपयोग करके किया गया था।
    1. एक युग्मित टी-टेस्ट का उपयोग करके डी 1 और डी 2 पीईटी छवियों की तुलना करें, पर्याप्त सांख्यिकीय महत्वपूर्ण सीमाएं निर्धारित करें।
    2. टाइप 1 त्रुटियों को कम करने के लिए विश्लेषण के निश्चित परिणामों के रूप में केवल उन समूहों पर विचार करें जो 50 आसन्न वोक्सेल से बड़े हैं।
    3. टी 2 एमआरआई पर लगाए गए टी-मैप्स में परिणामों का प्रतिनिधित्व करें, जो डीबीएस द्वारा प्रेरित ग्लूकोज मस्तिष्क चयापचय में परिवर्तन दिखाते हैं (एफडीजी कमी के लिए ठंडे रंग और एफडीजी वृद्धि के लिए गर्म रंग)।

Figure 2
चित्रा 2: माइक्रो पीईटी / सीटी इमेजिंग पंजीकरण वर्कफ़्लो। सांख्यिकीय पैरामीट्रिक मैपिंग (एसपीएम) सॉफ्टवेयर के साथ बाद के वोक्सेल-वार विश्लेषण के लिए पीईटी छवि स्थानिक सामान्यीकरण प्रसंस्करण के विस्तृत चरण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Representative Results

अध्ययन के अंत में सीओ2 का उपयोग करके जानवरों की बलि दी गई थी या जब जानवर के कल्याण से समझौता किया गया था। एक संचालित जानवर से एक पूर्ण पीईटी / सीटी अध्ययन का एक उदाहरण चित्रा 3 में दिखाया गया है। इस प्रकार, चूहे के मस्तिष्क में डाले गए इलेक्ट्रोड को चित्रा 3 ए में दिखाए गए सीटी छवि में स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। यह इमेजिंग साधन अच्छी शारीरिक जानकारी प्रदान करता है और FDG-PET छवियों के पंजीकरण की सुविधा प्रदान करता है, यह देखते हुए कि कार्यात्मक तौर-तरीके संरचनात्मक छवियों (आंकड़े 3 ए, बी) की तुलना में धुंधले होते हैं। इसके अलावा, FDG-PET की एक मर्ज छवि और एक ही जानवर की सीटी छवियों को चित्रा 3 सी में दिखाया गया है।

Figure 3
चित्र 3: एमपीएफसी में प्रत्यारोपित डीबीएस इलेक्ट्रोड के साथ चूहे के मस्तिष्क की माइक्रो पीईटी / सीटी इमेजिंग। (B) A के समान जानवर की FDG-PET छवि का खंड(C) एक फ्यूज्ड PET/CT छवि के परिणामस्वरूप A और B छवियों को स्थानिक रूप से एक ही स्टीरियोटैक्सिक स्थान पर पंजीकृत किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

एसपीएम 12 सॉफ्टवेयर के साथ किए गए वोक्सेल-वार विश्लेषण और यहां एक उदाहरण के रूप में प्रदान किए गए डी 1 (डीबीएस की अनुपस्थिति) और डी 2 (एफडीजी अपटेक के दौरान डीबीएस) अध्ययनों के बीच एक युग्मित टी-टेस्ट शामिल था, जो वास्तव में पहले प्रकाशित अध्ययन8 से संबंधित है। इसलिए, चित्रा 4 दोनों पीईटी सत्रों के बीच मस्तिष्क चयापचय अंतर को दर्शाता है क्योंकि टी-मैप्स को संदर्भ सीटी छवि (सीटीआरईएफ) में पंजीकृत एमआरआई से अनुक्रमिक 1 मिमी मोटी मस्तिष्क स्लाइस पर सुपरइम्पोज किया गया है। इन अंतरों में FDG अपटेक में वृद्धि और कमी शामिल थी, जो क्रमशः गर्म और ठंडे रंगों के रूप में दिखाई दी। इसके अलावा, विश्लेषण से प्राप्त सांख्यिकीय परिणामों का एक विस्तृत सारांश तालिका 1 में दिखाया गया है। यहां, हम मॉड्यूलेटेड मस्तिष्क क्षेत्र, मस्तिष्क गोलार्ध जिसमें मॉड्यूलेशन देखा जाता है, टी सांख्यिकी, वोक्सल्स (के) की संख्या में क्लस्टर का आकार, मॉड्यूलेशन की दिशा (यानी, हाइपरमेटाबोलिक या हाइपोमेटाबोलिक परिवर्तन), और पीक और क्लस्टर स्तरों पर प्राप्त पी-मानों को इंगित करते हैं। इस प्रकार की तालिका स्लाइस ओवरले आंकड़े में देखे गए मॉड्यूलेटरी परिवर्तनों के विस्तृत विवरण के रूप में कार्य करती है।

Figure 4
चित्रा 4: युग्मित टी-परीक्षण परिणाम। वोक्सेल-वार विश्लेषण के परिणामस्वरूप टी-मैप्स को उसी सीटीआरईएफ में पंजीकृत टी 2 एमआरआई पर रखा गया है, जो एक तीव्र डीबीएस प्रोटोकॉल (डी 2 बनाम डी 1) द्वारा प्रेरित चयापचय परिवर्तनों को दर्शाता है। छवि के निचले भाग में रंग पट्टियां क्षेत्रीय वृद्धि (गर्म रंग) के अनुरूप टी मानों का प्रतिनिधित्व करती हैं और FDG अपटेक (p < 0.005; k > 50 voxels) के घटते (ठंडे रंग) का प्रतिनिधित्व करती हैं। एएचआईपीएम/एएल - एमिग्डालोहिप्पोकैम्पल एरिया पोस्टरोमेडियल/एंटेरोलेटरल पार्ट, एयू - श्रवण कॉर्टेक्स, बीएसटीएम - ब्रेनस्टेम, सीपीयू - कॉडेट-पुटामेन, एचटीएच - हाइपोथैलेमस, एल - बाएं गोलार्ध, पीएमसीओ - पोस्टरोमेडियल कॉर्टिकल एमिग्डालॉइड न्यूक्लियस, आर - दाएं गोलार्ध, एस 1 - प्राथमिक सोमाटोसेंसरी कॉर्टेक्स। इस आंकड़े को कैस्केरो-वीगा एट अल.8 की अनुमति से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

डी 1 बनाम डी 2: उत्तेजना प्रभाव
रॉय ओर T k ↓/↑ पी अनसी। चरम स्तर FWE FWE
चरम स्तर क्लस्टर स्तर
BSTM R & L 18.39 1549 ↓ <0.001 0.432 <0.001
एएचपीएम/एएल-पीएमको - एचटीएच L 10.39 ↓ <0.001 0.949
सीपीयू L 37.56 738 ↑ <0.001 0.025 <0.001
S1-Au 10.53 ↑ <0.001 0.947
CPu-Pir R 17.74 695 ↑ <0.001 0.497 <0.001
S1-Au 10.45 ↑ <0.001 0.948

तालिका 1: एमपीएफसी में तीव्र डीबीएस के बाद मस्तिष्क चयापचय में परिवर्तन। डी 1 बनाम डी 2: उत्तेजना प्रभाव। संरचनाएं: एएचआईपीएम / एएल: एमिग्डालोहिप्पोकैम्पल क्षेत्र पोस्टरोमेडियल / एंटेरोलेटरल भाग, एयू: श्रवण कॉर्टेक्स, बीएसटीएम: ब्रेनस्टेम, सीपीयू: कॉडेट-पुटामेन, एचटीएच: हाइपोथैलेमस, पीर: पिरिफॉर्म कॉर्टेक्स, पीएमसीओ: पोस्टरोमेडियल कॉर्टिकल एमिग्डालॉइड न्यूक्लियस, एस 1: प्राथमिक सोमैटोसेंसरी कॉर्टेक्स। ROI: रुचि का क्षेत्र। पक्ष: दाएं (आर) और बाएं (एल)। टी: टी मान, के: क्लस्टर आकार। ग्लूकोज चयापचय: वृद्धि (^) और कमी (3)। पी: पी-वैल्यू, अन.: असंशोधित, एफडब्ल्यूई: परिवार वार त्रुटि सुधार। इस तालिका को Casquero-Veiga et al.8 से अनुमति के साथ संशोधित किया गया है।

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Discussion

मस्तिष्क समारोह की समझ और न्यूरोसाइकिएट्रिक विकारों के पैथोफिज़ियोलॉजी में शामिल तंत्रिका नेटवर्क में प्रगति को देखते हुए, अधिक से अधिक शोध न्यूरोलॉजिकल-आधारित विकृति2 की एक विस्तृत श्रृंखला में डीबीएस की क्षमता को पहचान रहा है। हालांकि, इस चिकित्सा की कार्रवाई का तंत्र स्पष्ट नहीं है। कई सिद्धांतों ने विशिष्ट रोग और उत्तेजना परिस्थितियों में प्राप्त प्रभावों की व्याख्या करने का प्रयास किया है, लेकिन प्रस्तावित अध्ययनों की विषमता निश्चित निष्कर्ष4 तक पहुंचना बहुत मुश्किल बनाती है। इसलिए, महान प्रयासों के बावजूद, कोई वास्तविक सहमति नहीं है, लेकिन डीबीएस हस्तक्षेप से गुजरने वाले रोगियों की संख्या18 बढ़ रही है। फिर, विवो में मस्तिष्क में डीबीएस परिणामों को समझने से यह पता लगाने की अनुमति मिलेगी कि उत्तेजना के कौन से उत्तेजना पैरामीटर और प्रोटोकॉल प्रत्येक रोगी की जरूरतों के लिए अधिक पर्याप्त हैं, इसलिए बेहतर सफलता दर प्राप्त करते हैं। इस संदर्भ में, गैर-इनवेसिव कार्यात्मक न्यूरोइमेजिंग तौर-तरीके, जैसे कि FDG-PET, मस्तिष्क में विद्युत उत्तेजना के प्रत्यक्ष प्रभाव के तहत वास्तव में क्या हो रहा है, इस पर प्रकाश डालने के लिए आवश्यक हैं। उदाहरण के लिए, यहां बताए गए अनुदैर्ध्य प्रोटोकॉल में, डीबीएस को डी 2 पीईटी छवि के रेडियोट्रेसर अपटेक अवधि के दौरान वितरित किया जाता है। इस प्रकार, डी 2 (डीबीएस-ओएन) और डी 1 (डीबीएस-ऑफ) पीईटी अध्ययनों की तुलना मस्तिष्क क्षेत्रों के विज़ुअलाइज़ेशन को सक्षम करती है जो विवो में विद्युत उत्तेजना द्वारा संशोधित की जा रही हैं, क्योंकि एफडीजी के "चयापचय ट्रैपिंग" गुण उत्तेजना13,19 के दौरान सीधे होने वाले संचयी परिवर्तनों को रिकॉर्ड करने की अनुमति देते हैं।

कुल मिलाकर, यह प्रोटोकॉल विवो में मस्तिष्क में डीबीएस के तीव्र परिणामों का मूल्यांकन करने के लिए एक व्यवहार्य रणनीति का वर्णन करता है, लेकिन उपलब्ध डीबीएस पैरामीटर संयोजन और प्रोटोकॉल की विविधता बहुत अधिक है (उदाहरण के लिए, निरंतर बनाम आंतरायिक उपचार20, उच्च बनाम कम आवृत्ति उत्तेजना 21), और यहां तक कि उत्तेजना प्रभाव22 के तहत मस्तिष्क नेटवर्क में प्रत्यक्षपरिवर्तनों का अनुमान लगाने के कारण उपचार के साथ-साथ डीबीएस के प्रभाव भी भिन्न हो सकते हैं। . इसके अलावा, संभावनाओं की संख्या विकृति की बढ़ती संख्या को देखते हुए और भी अधिक हो जाती है जिसके लिए डीबीएसकी सिफारिश की जाती है। इसलिए, तंत्रिका सक्रियण पैटर्न को उजागर करने के उद्देश्य से अनुदैर्ध्य न्यूरोइमेजिंग अध्ययन जो डीबीएस उपचार के लिए संभावित प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी करने की अनुमति देते हैं, विशेष नैदानिक प्रासंगिकता24,25 हैं। इस संबंध में, नैदानिक और प्रीक्लिनिकल अध्ययनों की एक विस्तृत संख्या है जिन्होंने FDG-PET द्वारा विभिन्न DBS प्रोटोकॉल के चिकित्सीय प्रभावों का मूल्यांकन किया है (समीक्षा के लिए3 देखें)। इस प्रकार, ऐसे कई उदाहरण हैं जिनमें अध्ययन किए गए डीबीएस प्रोटोकॉल उपचार के तहत पैथोलॉजी से जुड़े मस्तिष्क चयापचय पैटर्न का प्रतिकार करता है, रोगी के लक्षणों में सुधार को प्रेरित करता है और डीबीएस-पीईटी दृष्टिकोण की नैदानिक उपयोगिता साबित करता है। इसका एक उदाहरण उपचार-प्रतिरोधी अवसाद वाले रोगियों के लिए सबकैलोसल सिंगुलेट क्षेत्र (एससीसी) की उत्तेजना में पाया जाता है। एससीसी अवसाद26 के साथ अनमेडिकेटेड रोगियों में चयापचय रूप से अतिसक्रिय है, और यह हाइपरएक्टिवेशन फार्माकोलॉजिकल, मनोचिकित्सा, या डीबीएस उपचार 27,28,29 द्वारा अवसाद की छूट के बाद सामान्यीकृत होता है। महत्व का, एससीसी चयापचय उन रोगियों में अधिक था जिन्होंने गैर-उत्तरदाताओं की तुलना में उत्तेजना शुरू करने से पहले डीबीएस का जवाब दिया था। इस अध्ययन ने एससीसी-डीबीएस29 की प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी में 80% सटीकता दिखाई, जो डीबीएस के लिए संभावित रोगियों का चयन करने में इमेजिंग बायोमाकर्स के महत्व पर प्रकाश डालती है। इसलिए, समझाया गया संदर्भ एससीसी-डीबीएस के साथ प्राप्त चिकित्सीय परिणामों के साथ अवसाद के मस्तिष्क चयापचय पैटर्न को मैप करने के उद्देश्य से FDG-PET अध्ययनों की नैदानिक सफलता के इतिहास को दर्शाता है, जिसे भविष्य में अन्य न्यूरोसाइकिएट्रिक विकारों और डीबीएस प्रोटोकॉल पर केंद्रित समान दृष्टिकोणों के लिए आधार निर्धारित करना चाहिए।

इस अर्थ में, FDG-PET का उपयोग करके DBS के शारीरिक प्रभावों का निरीक्षण करने के लिए, स्कैन किए जाने वाले DBS प्रोटोकॉल के विशिष्ट समय पर सावधानीपूर्वक विचार करना विशेष रूप से प्रासंगिक है। इस प्रकार, एक ही डीबीएस पैरामीटर और एक ही प्रोटोकॉल को लागू करने के बावजूद, छवि अधिग्रहण का समय स्पष्ट रूप से देखे गए मॉड्यूलेशन की उत्पत्ति को निर्धारित करेगा, जिससे प्राप्त अंतिम प्रतिक्रिया में शामिल सभी कारकों पर विचार न करके संभावित गलतफहमी हो सकतीहै। इसलिए, जबकि सर्जरी की योजना बाद की चिकित्सा के लिए आधार रखने में निर्धारक है, अध्ययन के तहत उत्तेजना के परिणामों के लिए उपयुक्त छवि अधिग्रहण प्रोटोकॉल का डिजाइन लागू उत्तेजना उपचार के अंतर्निहित आणविक तंत्र को पूरी तरह से समझने के लिए आवश्यक है। इन लाइनों के साथ, कई कारक एक विशिष्ट डीबीएस प्रोटोकॉल (जैसे, उत्तेजना पैरामीटर, इलेक्ट्रोड सम्मिलन, मस्तिष्क संरचना लक्षित, उपचार के तहत पैथोलॉजी, अवधि और डीबीएस सत्रों की आवृत्ति, आदि) की प्रतिक्रिया को काफी संशोधित कर सकते हैं। 7,8,30. FDG-PET अध्ययन में एकत्र किए गए डेटा द्वारा परिलक्षित घटनाएं चिकित्सा के दौरान विशिष्ट समय पर निर्भर करेंगी जिस पर छवियों का अधिग्रहण किया जाता है। फिर, ये सभी बिंदु डीबीएस-प्रेरित मॉड्यूलेशन का पता लगाने के लिए विभिन्न शोध अवसर खोलते हैं और इस चिकित्सा के अंतर्निहित तंत्र को समझाने में योगदान करते हैं।

इस प्रकार, कृंतक और मानव दिमाग को अलग करने वाले महान मतभेदों के बावजूद, ट्रांसलेशनल प्रोटोकॉल विकसित करने के उद्देश्य से सभी स्तरों पर पर्याप्त प्रथाओं को लागू किया जाना चाहिए। इस अर्थ में, इस बात को नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए कि डीबीएस को क्रैनियोटॉमी के आधार पर एक अत्यधिक इनवेसिव सर्जरी की आवश्यकता होती है ताकि इलेक्ट्रोड गहरीमस्तिष्क संरचनाओं तक पहुंच सकें। इस बिंदु पर, संक्रमण और भड़काऊ प्रतिक्रिया के दो महत्वपूर्ण स्रोत हैं: एक तरफ, सर्जरी के दौरान मस्तिष्क के ऊतकों का प्रत्यक्ष संपर्क और दूसरी ओर, एक आंतरिक अंग में दो बहिर्जात तत्वों का सम्मिलन, उत्तेजना लक्ष्य32 की ओर उनके प्रक्षेपवक्र द्वारा एक सम्मिलन निशान बनाता है। इसलिए, सर्जिकल उपकरणों की नसबंदी, एक स्वच्छ संचालन क्षेत्र को बनाए रखना, और एंटीबायोटिक और एनाल्जेसिक उपचारके आधार पर पर्याप्त पोस्टऑपरेटिव देखभाल यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि विषय हस्तक्षेप से और स्वास्थ्यप्रद स्थितियों में सबसे बड़ा लाभ प्राप्त करता है। इसके अलावा, यह FDG-PET इमेजिंग अध्ययनों में विशेष प्रासंगिकता है, क्योंकि शल्य चिकित्सा के बाद की जटिलताओं की घटना रेडियोट्रैसर अपटेक के पैटर्न को संशोधित कर सकती है, यह देखते हुए कि भड़काऊ और संक्रामक प्रक्रियाओं को स्पष्ट रूप से हाइपरमेटाबोलिक संकेत34 के रूप में देखा जाता है, जिससे उपचार के लिए संशोधित प्रतिक्रिया या डीबीएस द्वारा उत्पादित मॉड्यूलेशन की अतिवृद्धि हो सकती है।

हालांकि, यह प्रयोगात्मक पद्धति कुछ सीमाओं के अधीन है: सबसे पहले, डीबीएस प्रोटोकॉल आमतौर पर दीर्घकालिक, निरंतर और पुराने उपचार होते हैं। यहां, वास्तविक समय में डीबीएस के तीव्र प्रभावों का मूल्यांकन करने के लिए एक न्यूरोइमेजिंग प्रोटोकॉल दिखाया गया है। इस प्रकार, न्यूरोइमेजिंग अध्ययनों के लिए सुझाया गया समय वास्तविक समय में डीबीएस-प्रेरित दीर्घकालिक मॉड्यूलेशन पर जानकारी प्राप्त करने के लिए पर्याप्त नहीं होगा। फिर भी, यह डीबीएस-व्युत्पन्न प्रतिक्रियाओं को समझने के लिए बुनियादी ज्ञान के रूप में सेवा करने के लिए विभिन्न अनुदैर्ध्य दृष्टिकोण विकसित करने के लिए आधार तैयार कर सकता है। दूसरे, चूंकि स्वस्थ जानवरों का उपयोग इस पद्धति को चित्रित करने के लिए किया गया है, इसलिए विभिन्न रोग स्थितियों के लिए स्पष्ट तकनीकों के आवेदन को बेहतर परिणाम और इष्टतम कल्याण स्थितियों को सुनिश्चित करने के लिए उनके अनुकूलन की आवश्यकता हो सकती है। अंत में, वोक्सेल-वार विश्लेषण के लिए विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए बड़े नमूना आकार और / या मजबूत सुधार कारकों की आवश्यकता होती है, क्योंकि वे हमेशा कई सांख्यिकीय तुलनाओं की समस्या से प्रभावित होते हैं। फिर भी, वोक्सेल-वार दृष्टिकोण के साथ FDG-PET का उपयोग करके मस्तिष्क चयापचय पर DBS के परिणामों का आकलन इस विधि की आंतरिक खोजपूर्ण प्रकृति के कारण एक बड़ा लाभ है, जो किसी भी पूर्व धारणा की आवश्यकता के बिना व्यापक पूरे मस्तिष्क विश्लेषण की अनुमति देता है।

डीबीएस और FDG-PET के संयोजन की स्पष्ट कमियों के बावजूद, ये दृष्टिकोण अवसर की एक बड़ी खिड़की प्रदान करते हैं। इस प्रकार, मस्तिष्क चयापचय संबंधी जानकारी को गैर-आक्रामक रूप से प्राप्त करना इस अर्थ में एक बड़ा लाभ है कि न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल डेटा को उत्तेजना के दौरान और डीबीएस उपचार के साथ कई अलग-अलग अवसरों पर विषय से एकत्र किया जा सकता है। इसके अलावा, FDG-PET नैदानिक सेटिंग में एक न्यूरोइमेजिंग तकनीक है, जो ट्रांसलेशनल दृष्टिकोण को मजबूत करता है जो इस विधि को प्रेरित करता है। इसी तरह, FDG-PET का उपयोग एक विशेष रूप से उपयुक्त विकल्प है, क्योंकि अन्य इमेजिंग तौर-तरीकों के विपरीत, प्राप्त संकेत न्यूरोस्टिम्यूलेशन सिस्टम से प्राप्त विद्युत या चुंबकीय क्षेत्रों में द्वितीयक विकृतियों से प्रभावित नहीं होता है, जो छवि की गुणवत्ता औरसिस्टम प्रदर्शन दोनों को खराब कर सकता है। दूसरी ओर, डीबीएस के मॉड्यूलेटरी परिणामों का मूल्यांकन करने में अनुसंधान रुचि चिकित्सीय लाभों तक सीमित नहीं है। वास्तव में, चूंकि डीबीएस एक फोकल, मॉड्यूलेटरी और गैर-स्थायी न्यूरोस्टिम्यूलेशन थेरेपी है, इसलिए यह आणविक इमेजिंग तकनीकों द्वारा मूल्यांकन किए गए न्यूरोफंक्शनल गतिविधि मार्गों को उजागर करने में भी मदद कर सकता है औरसिस्टे 35 द्वारा प्रदान की गई विद्युत उत्तेजनाओं के जवाब में। यह जानकारी स्वस्थ और रोग संबंधी स्थितियों में अनसुलझे न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल पहेली को समझने में विशेष रूप से मूल्यवान हो सकती है। अंत में, इस पांडुलिपि में बताई गई पद्धति विवो में डीबीएस-प्रेरित न्यूरोमॉड्यूलेशन के प्रभावों का निरीक्षण करने की क्षमता प्रदान करती है, जो इसके आवेदन के दौरान उत्तेजना के प्रभाव को निर्धारित करने के लिए एक शक्तिशाली रणनीति है। संक्षेप में, डीबीएस के इनविवो प्रभाव को समझने से इस उपचार के वांछित और अवांछित प्रभावों को समझने, नैदानिक सुधार की भविष्यवाणी करने और अंततः प्रत्येक रोगी की जरूरतों के लिए उत्तेजना प्रोटोकॉल को अनुकूलित करने में मदद मिलेगी।

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Disclosures

लेखक घोषणा करते हैं कि इस लेख के संबंध में हितों का कोई टकराव नहीं है।

Acknowledgments

क्रिस्टीन विंटर, जूलिया क्लेन, एलेक्जेंड्रा डी फ्रांसिस्को और योलांडा सिएरा को यहां वर्णित पद्धति के अनुकूलन में उनके अमूल्य समर्थन के लिए धन्यवाद देते हैं। एमएलएस को यूरोपीय क्षेत्रीय विकास कोष (ईआरडीएफ) द्वारा सह-वित्तपोषित मिनिस्टियो डी सिएनसिया ई इनोवासियोन, इंस्टीट्यूटो डी सालुड कार्लोस III (परियोजना संख्या पीआई 17/01766 और अनुदान संख्या बीए 21/0030) द्वारा समर्थित किया गया था, "यूरोप बनाने का एक तरीका"; CIBERSAM (परियोजना संख्या CB07/09/0031); इस परियोजना की योजना 2017/085 के तहत शुरू की गई है। फंडासियोन मैपफ्रे; और फंडासियोन एलिसिया कोप्लोवित्ज़।  एमसीवी को इस संस्थान के छात्रवृत्ति धारक के रूप में फंडासियन तातियाना पेरेज़ डी गुज़मान एल ब्यूनस और यूरोपीय संघ के संयुक्त कार्यक्रम - न्यूरोडीजेनेरेटिव डिजीज रिसर्च (जेपीएनडी) द्वारा समर्थित किया गया था। डीआरएम को यूरोपीय सामाजिक निधि "आपके भविष्य में निवेश" (अनुदान संख्या पीईजेडी-2018-प्री / बीएमडी -7899) द्वारा सह-वित्त पोषित किया गया था। एनएलआर को इंस्टीट्यूटो डी इन्वेस्टिगासिओन सैनिटारिया ग्रेगोरियो मारन द्वारा समर्थित किया गया था, "प्रोग्रामा इंट्राम्यूरल डी इम्पल्सो ए ला आई + डी + आई 2019"। एमडी काम मिनिस्टरियो डी सिएनसिया ई इनोवासियोन (एमसीआईएन) और इंस्टीट्यूटो डी सालुड कार्लोस III (आईएससीIII) (पीटी 20/00044) द्वारा समर्थित था। सीएनआईसी को इंस्टीट्यूटो डी सलूड कार्लोस III (आईएससीIII), मिनिस्टरियो डी सिएनसिया ई इनोवासियोन (एमसीआईएन) और प्रो सीएनआईसी फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया है, और यह सेवेरो ओचोआ सेंटर ऑफ एक्सीलेंस (एसईवी-2015-0505) है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
7-Tesla Biospec 70/20 scanner Bruker, Germany SN0021 MRI scanner for small animal imaging
Betadine Meda Pharma S.L., Spain 644625.6 Iodine solution (iodopovidone)
Beurer IL 11 Beurer SN87318 Infra-red light
Bipolar cable 50 cm w/50 cm mesh covering up to 100 cm Plastics One, USA 305-305 (CM)
Bipolar cable TT2  50 cm up to 100 cm Plastics One, USA 305-340/2 Bipolar cable TT2  50 cm up to 100 cm
Buprex Schering-Plough, S.A 961425 Buprenorphine (analgesic)
Ceftriaxona Reig Jofré 1g IM Laboratorio Reig Jofré S.A., Spain 624239.1 Ceftriaxone (antibiotic)
Commutator Plastics One, USA SL2+2C 4 Channel Commutator for DBS
Concentric bipolar platinum-iridium electrodes Plastics One, USA MS303/8-AIU/Spc Electrodes for DBS
Driller Bosh T58704 Driller
FDG Curium Pharma Spain S.A., Spain ----- 2-[18F]fluoro-2-deoxy-D-glucose (PET radiotracer)
Heating pad DAGA, Spain 23115 Heating pad
Ketolar Pfizer S.L., Spain 776211.9 Ketamine (anesthetic drug)
Lipolasic 2 mg/g Bausch & Lomb S.A, Spain 65277 Ophthalmic lubricating gel
MatLab R2021a The MathWorks, Inc Support software for SPM12
MRIcro McCausland Center for Brain Imaging,  University of South Carolina, USA v2.1.58-0 Software for imaging preprocessing and analysis
Multimodality Workstation (MMWKS) BiiG, Spain Software for imaging processing and analysis
Omicrom VISION VET RGB Medical Devices, Spain 731100 ReV B Cardiorrespiratory monitor for small imaging
Prevex Cotton buds Prevex, Finland ----- Cotton buds
Sevorane AbbVie Spain, S.L.U, Spain 673186.4 Sevoflurane (inhalatory anesthesia)
Small screws Max Witte GmbH 1,2 x 2 DIN 84 A2 Small screws
Standard U-Frame Stereotaxic Instrument for Rat, 18° Ear Bar Harvard Apparatus, USA 75-1801 Two-arms Stereotactic frame for rat
Statistical Parametric Mapping (SPM12) The Wellcome Center for Human Neuroimaging, UCL Queen Square Institute of Neurology, UK SPM12 Software for voxel-wise imaging analysis
STG1004 Multi Channel Systems GmbH, Germany STG1004 Isolated stimulator
SuperArgus PET/CT scanner Sedecal, Spain S0026403 NanoPET/CT scanner for small animal imaging
Suture thread with needle, 1/º Lorca Marín S.A., Spain 55325 Braided natural silk non-absorbable suture 1/0, with triangle needle
Technovit 4004 (powder and liquid) Kulzer Technique, Germany 64708471; 64708474 Acrylic dental cement for craniotomy tap
Wistar rats (Rattus norvergicus) Charles River, Spain animal facility Animal model used
Xylagesic Laboratorios Karizoo, A.A, Spain 572599-4 Xylazine (anesthetic drug)
Normon S.A., Spain 602910 Mepivacaine in gel for topical use

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References

  1. Gildenberg, P. L. Neuromodulation: A historical perspective. Neuromodulation. 1, 9-20 (2009).
  2. Lee, D. J., Lozano, C. S., Dallapiazza, R. F., Lozano, A. M. Current and future directions of deep brain stimulation for neurological and psychiatric disorders. Journal of Neurosurgery. 131 (2), 333-342 (2019).
  3. Casquero-Veiga, M. Preclinical molecular neuroimaging in deep brain stimulation. Complutense University of Madrid. , Faculty of Medicine, Department of Pharmacology (2021).
  4. Blaha, C. D. Theories of deep brain stimulation mechanisms. Deep Brain Stimulation: Indictions and Applications. , Jenny Stanford Publishing. New York. 314-338 (2016).
  5. Fins, J. J. Deep brain stimulation: Ethical issues in clinical practice and neurosurgical research. Neuromodulation. 1, 81-91 (2009).
  6. Desmoulin-Canselier, S., Moutaud, B. Animal models and animal experimentation in the development of deep brain stimulation: From a specific controversy to a multidimensional debate. Frontiers in Neuroanatomy. 13, 51 (2019).
  7. Casquero-Veiga, M., Hadar, R., Pascau, J., Winter, C., Desco, M., Soto-Montenegro, M. L. Response to deep brain stimulation in three brain targets with implications in mental disorders: A PET study in rats. PLOS One. 11 (12), 0168689 (2016).
  8. Casquero-Veiga, M., García-García, D., Desco, M., Soto-Montenegro, M. L. Understanding deep brain stimulation: In vivo metabolic consequences of the electrode insertional effect. BioMed Research International. 2018, 1-6 (2018).
  9. Casquero-Veiga, M., García-García, D., Pascau, J., Desco, M., Soto-Montenegro, M. L. Stimulating the nucleus accumbens in obesity: A positron emission tomography study after deep brain stimulation in a rodent model. PLOS One. 13 (9), 0204740 (2018).
  10. Pascau, J., Vaquero, J. J., Abella, M., Cacho, R., Lage, E., Desco, M. Multimodality workstation for small animal image visualization and analysis. Scientific Papers. Molecular Imaging and Biology. 8, 97-98 (2006).
  11. Paxinos, G., Watson, C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , Academic Press. Sydney. (1998).
  12. Roy, M., et al. A dual tracer PET-MRI protocol for the quantitative measure of regional brain energy substrates uptake in the rat. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (82), e50761 (2013).
  13. Klein, J., et al. A novel approach to investigate neuronal network activity patterns affected by deep brain stimulation in rats. Journal of Psychiatric Research. 45 (7), 927-930 (2011).
  14. Soto-Montenegro, M. L., Pascau, J., Desco, M. Response to deep brain stimulation in the lateral hypothalamic area in a rat model of obesity: In vivo assessment of brain glucose metabolism. Molecular Imaging and Biology. , 830-837 (2014).
  15. Pascau, J., et al. Automated method for small-animal PET image registration with intrinsic validation. Molecular Imaging and Biology. 11 (2), 107-113 (2009).
  16. Andersson, J. L. R. How to estimate global activity independent of changes in local activity. Neuroimage. 244 (60), 237-244 (1997).
  17. Wellcome Trust Centre for Neuroimaging SPM12-Statitstical Parametric Mapping. , Available from: https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/ (2022).
  18. Lozano, A. M., et al. Deep brain stimulation: current challenges and future directions. Nature Reviews Neurology. 15 (3), (2019).
  19. Boecker, H., Drzezga, A. A perspective on the future role of brain pet imaging in exercise science. NeuroImage. 131, (2016).
  20. Sprengers, M., et al. Deep brain stimulation reduces evoked potentials with a dual time course in freely moving rats: Potential neurophysiological basis for intermittent as an alternative to continuous stimulation. Epilepsia. 61 (5), 903-913 (2020).
  21. Middlebrooks, E. H., et al. Acute brain activation patterns of high- versus low-frequency stimulation of the anterior nucleus of the thalamus during deep brain stimulation for epilepsy. Neurosurgery. 89 (5), 901-908 (2021).
  22. Ashkan, K., Rogers, P., Bergman, H., Ughratdar, I. Insights into the mechanisms of deep brain stimulation. Nature Reviews Neurology. 13 (9), 548-554 (2017).
  23. Williams, N. R., Taylor, J. J., Lamb, K., Hanlon, C. A., Short, E. B., George, M. S. Role of functional imaging in the development and refinement of invasive neuromodulation for psychiatric disorders. World Journal of Radiology. 6 (10), 756-778 (2014).
  24. Rodman, A. M., Dougherty, D. D. Nuclear medicine in neuromodulation. Neuromodulation in Psychiatry. , John Wiley & Sons. West Sussex, UK. 81-99 (2016).
  25. Albaugh, D. L., Shih, Y. -Y. I. Neural circuit modulation during deep brain stimulation at the subthalamic nucleus for Parkinson's disease: what have we learned from neuroimaging studies. Brain Connectivity. 4 (1), 1-14 (2014).
  26. Mayberg, H. S., et al. Reciprocal limbic-cortical function and negative mood: Converging PET findings in depression and normal sadness. Neurology, and Radiology. 156 (5), 675-682 (1999).
  27. Kennedy, S. H., et al. Differences in brain glucose metabolism between responders to CBT and Venlafaxine in a 16-week randomized controlled trial. American Journal of Psychiatry. 164 (5), 778-788 (2007).
  28. Kennedy, S. H., et al. Changes in regional brain glucose metabolism measured with positron emission tomography after paroxetine treatment of major depression. American Journal of Psychiatry. 158 (6), 899-905 (2001).
  29. Brown, E. C., Clark, D. L., Forkert, N. D., Molnar, C. P., Kiss, Z. H. T., Ramasubbu, R. Metabolic activity in subcallosal cingulate predicts response to deep brain stimulation for depression. Neuropsychopharmacology. 45, 1681-1688 (2020).
  30. Klooster, D. C. W., et al. Technical aspects of neurostimulation: Focus on equipment, electric field modeling, and stimulation protocols. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 65, 113-141 (2016).
  31. Kasoff, W., Gross, R. E. Deep brain stimulation: Introduction and Technical Aspects. Neuromodulation in Psychiatry. , John Wiley & Sons. West Sussex, UK. 245-275 (2016).
  32. Perez-Caballero, L., et al. Early responses to deep brain stimulation in depression are modulated by anti-inflammatory drugs. Molecular Psychiatry. 19, 607-614 (2014).
  33. Solera Ruiz, I., UñaOrejón, R., Valero, I., Laroche, F. Craniotomy in the conscious patient. Considerations in special situations. Spanish Journal of Anesthesiology and Resuscitation. 60 (7), 392-398 (2013).
  34. Casali, M., et al. State of the art of 18F-FDG PET/CT application in inflammation and infection: a guide for image acquisition and interpretation. Clinical and Translational Imaging. 9 (4), 299-339 (2021).
  35. Gonzalez-Escamilla, G., Muthuraman, M., Ciolac, D., Coenen, V. A., Schnitzler, A., Groppa, S. Neuroimaging and electrophysiology meet invasive neurostimulation for causal interrogations and modulations of brain states. NeuroImage. 220, 117144 (2020).

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