Une technique est décrite pour large ouverture de la barrière hémato-encéphalique chez la souris en utilisant des microbulles et des ultrasons. En utilisant cette technique, le manganèse peut être administré au cerveau de la souris. Parce que le manganèse est un agent de contraste IRM qui s'accumule dans les neurones dépolarisés, cette approche permet d'imagerie de l'activité neuronale.
Bien que les souris sont le système modèle dominant pour l'étude des fondements génétiques et moléculaires des neurosciences, de la neuroimagerie fonctionnelle chez la souris reste techniquement difficile. Une approche, induite par activation de manganèse IRM (AIM IRM), a été utilisée avec succès pour cartographier l'activité neuronale chez les rongeurs 1-5. Dans AIM IRM, Mn 2 + agit comme un analogue de calcium et s'accumule dans les neurones dépolarisés 6,7. Parce que Mn 2 + réduit le T 1 propriété de tissu, les régions de l'activité neuronale élevée permettra d'améliorer en IRM. Par ailleurs, Mn 2 + efface lentement à partir des régions activées, par conséquent, la stimulation peut être effectuée en dehors de l'aimant avant d'imagerie, permettant une plus grande flexibilité expérimentale. Cependant, parce que Mn 2 + ne traverse pas facilement la barrière hémato-encéphalique (BHE), la nécessité d'ouvrir la BHE a limité l'utilisation de l'IRM AIM, en particulier chez la souris.
Un outil pour l'ouverture de la BHE est ULTrasound. Bien que potentiellement dommageable, si l'échographie est administré en combinaison avec du gaz-remplis de microbulles (c.-à-agents de contraste ultrasonores), la pression acoustique nécessaire pour l'ouverture est considérablement inférieure à BBB. Cette combinaison d'ultrasons et microbulles peut être utilisé pour assurer l'ouverture du Bureau sans provoquer des lésions tissulaires 8-11.
Ici, on présente une méthode pour effectuer AIM IRM en utilisant des microbulles et des ultrasons pour ouvrir la BHE. Après une injection intraveineuse de microbulles perflutren, un faisceau d'ultrasons pulsés floue est appliquée à la tête de la souris rasé pendant 3 minutes. Par souci de simplicité, nous nous référons à cette technique de l'ouverture de BBB avec microbulles et ultrasons BOMUS 12. Utilisation BOMUS pour ouvrir le BBB à travers les deux hémisphères cérébraux, le manganèse est administré à l'ensemble de cerveau de souris. Après stimulation expérimentale des souris légère sédation, AIM IRM est utilisée pour cartographier la réponse neuronale.
Àillustrent cette approche, ici BOMUS et AIM IRM sont utilisées pour cartographier unilatérale stimulation mécanique de la vibrisses chez la souris légère sédation 13. Parce que BOMUS pouvez ouvrir le BBB à travers les deux hémisphères, du côté du cerveau non stimulé est utilisée pour contrôler la stimulation de fond non spécifique. La carte d'activation résultante 3D est en bon accord avec les représentations publiés des régions vibrisses du champ baril cortex 14. L'ouverture à ultrasons de la BHE est rapide, non invasive et réversible, et donc cette approche est appropriée pour les études à haut débit et / ou longitudinales dans les souris éveillées.
Ici, une méthode non invasive a été présenté pour l'ouverture de la BHE dans le cerveau de souris entier avec des ultrasons et des microbulles (BOMUS). Après avoir ouvert le BBB, Mn 2 + a été administré et l'activation induite par le manganèse-IRM (IRM AIM) a été utilisée pour la réponse neuronale à l'image de courte durée de stimulation chez les souris légère sédation.
Suffisant ouverture BBB a été réalisé avec un pic de pression négative acous…
The authors have nothing to disclose.
Tous les travaux ont été effectués au Centre Duke pour microscopie de vivo, une NIH / NIBIB nationale de la technologie biomédicale du Centre de ressources (P41 EB015897) et NCI Programme de petites ressources animales Imaging (U24 CA092656). Un soutien supplémentaire a été fourni par la NSF bourse d'études supérieures de recherche (2003014921).
Name of the reagent | Company | Catalog number | Comments |
Hydrophone | Sonora Medical Systems, Longmont, CA | SN S4-251 | |
Translation stage | Newport Corporation, Irvine, CA | ||
Ultrasound transducer | Olympus NDT, Inc., Waltham MA | A306S-SU | Review the manufacturer’s test sheet that accompanies the transducer to find the exact center frequency of that particular transducer, which may differ from the nominal frequency listed in the catalog. (e.g., the nominal frequency of our transducer was 2.25 MHz, but the actual center frequency was 2.15 MHz.) |
Vevo Imaging Station | VisualSonics, Inc. Toronto, Canada | ||
50 dB power amplifier | E&I, Rochester, NY | model 240L | |
Signal generator | Agilent Technologies, Santa Clara, CA | model 33220A | |
MnCl2-(H2O)4 | Sigma | Molecular weight varies by batch, call manufacturer for exact measurement | |
Perflutren lipid microspheres | Lantheus Medical Imaging, N. Billerica, MA | DEFINITY | |
Microsphere agitator | Lantheus Medical Imaging, N. Billerica, MA | VIALMIX | |
MR imaging coil | m2m Imaging Corp., Hillcrest, OH | 35 mm diameter quadrature transmit/receive volume coil | |
MRI system | GE Healthcare, Milwaukee, WI | GE EXCITE console operating a 7-T horizontal bore magnet | |
Image analysis environment | Visage Imaging, San Diego, CA, MathWorks, Natick MA | Amira MATLAB |