Diluído crânio-técnica de janela cortical para<em> Em Vivo</em> Tomografia de coerência óptica
Summary
Apresenta-se um método de criação de uma janela diluído crânio-cortical (TSCW) em um modelo de rato para<em> In vivo</em> Outubro de imagem do córtex cerebral.
Abstract
Tomografia de coerência óptica (OCT) é uma técnica de imagem biomédica com resolução espacial-temporal. Com a sua abordagem minimamente invasiva outubro tem sido amplamente utilizado em oftalmologia, dermatologia, gastroenterologia e 1-3. Usando uma janela diluído crânio-cortical (TSCW), empregamos espectral-domínio outubro modalidade (SD-OCT) como uma ferramenta para a imagem do córtex in vivo. Comumente, uma abertura de caveira foi usada para neuroimagem, pois proporciona uma maior versatilidade, no entanto, uma abordagem TSCW é menos invasivo e é um meio eficaz para imagiologia de longa duração em estudos neuropatologia. Aqui, apresentamos um método de criação de um TSCW em um modelo de camundongo in vivo para outubro de imagem do córtex cerebral.
Introduction
Desde a sua introdução no início dos anos 1990, OCT tem sido amplamente utilizado para a imagiologia biológica da estrutura e função do tecido 2. Outubro gera imagens transversais através da medição de atraso de eco de tempo de 4 a luz retrodifundida pela implementação fonte de luz baixa coerência com um interferómetro de Michelson fibra óptica 2,4. SD-outubro, também conhecido como domínio de Fourier outubro (FD-OCT), foi introduzido pela primeira vez em 1995 5 e oferece uma modalidade de imagem superior em comparação com o tradicional domínio do tempo outubro (TD-OCT). Em SD-OCT, o braço de referência é mantido estacionário, resultando em uma alta velocidade e de aquisição de imagem ultra-alta resolução 6-9.
Presentemente, os modelos TSCW têm sido largamente utilizados para aplicações em imagiologia do cérebro in vivo de dois fotões microscopia no lugar de uma craniotomia tradicional. Estes TSCW foram usados simultaneamente com uma placa de crânio personalizado ou uma lamínula de vidro 10-13 para fornecer ima adicionalging estabilidade. Nos nossos estudos, observou-se que os acessórios tais como estes não são necessários para outubro de imagem quando um TSCW é usado. Portanto, a ausência de uma placa de crânio ou lamelas de vidro permite uma gama mais ampla de tamanho de janela de imagem uma vez que podem interferir com o feixe óptico e alterar imagens outubro
A preparação diluída crânio tem provado ser vantajoso em estudos de imagem do cérebro utilizando dois fotões microscopia 10-13. Em nossos experimentos, nós utilizamos um sistema SD-OCT para a imagem do córtex in vivo através de um TSCW. Nosso costume SD-outubro de configuração de imagem contém uma banda larga, fonte de luz de baixa coerência consiste em dois diodos superluminescent (SLD) centradas em 1295 nm com uma largura de banda de 97 nm, resultando em uma resolução axial e lateral de 8 m e 20 um, respectivamente 14 . Com o nosso dispositivo de imagem óptica, prevemos que a imagem através de um TSCW tem um grande potencial na identificação e visualização de estruturas e funções no ctecido cerebral ptically denso.
Protocol
Representative Results
Discussion
Imagens com outubro e um diluído crânio-se de uma técnica neuro-imaging romance que só recentemente foram investigadas 15, 16. Em nossos experimentos, demonstramos a viabilidade do SD-outubro de imagem através de um TSCW em um modelo de rato in vivo. A partir dos resultados, o crânio é diluído para cerca de 55 ^ m e a profundidade de penetração é obtida em cerca de 1 mm, com resolução de imagem de 8 um e 20 um na direcção axial e lateral, respectivamente. No perfil de intensidade do si…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pela Prova Descoberta UC da concessão Conceito e pelo NIH (R00 EB007241). Os autores também gostariam de agradecer a Jacqueline Hubbard por sua assistência neste experimento.
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. |
Referências
- 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).
