FMRI simultanea ed Elettrofisiologia nel cervello roditori

Summary

Abbiamo sviluppato un metodo per il controllo simultaneo risonanza magnetica funzionale e la registrazione elettrofisiologica del cervello dei roditori, fornendo una piattaforma per l'indagine del rapporto tra attività neurale e il livello di ossigenazione blood dipendente (BOLD) segnale RM.

Abstract

Per esaminare le basi neurali del livello di ossigenazione del sangue dipendente (BOLD), risonanza magnetica (MRI) del segnale, abbiamo sviluppato un modello di roditore in cui dati di risonanza magnetica funzionale e<em> In vivo</emRegistrazione> intracorticale possono essere eseguite contemporaneamente. La combinazione di registrazione risonanza magnetica ed elettrica è tecnicamente impegnativo, perché gli elettrodi utilizzati per la registrazione di distorcere le immagini MRI e l'acquisizione MRI induce rumore nella registrazione elettrica. Per ridurre al minimo l'interferenza reciproca delle due modalità, microelettrodi di vetro sono stati utilizzati invece che in metallo e un algoritmo di rimozione del rumore è stato implementato per i dati di elettrofisiologia. Nei nostri studi, due microelettrodi impiantati sono stati separatamente negli accordi bilaterali corteccia somatosensoriale primaria (SI) del ratto e fissato in posizione. Una fetta coronale che copre le punte degli elettrodi è stato selezionato per la risonanza magnetica funzionale. Alberi di elettrodi e le posizioni di fissaggio non sono stati inclusi nella porzione di immagine per evitare artefatti di imaging. Il cuoio capelluto rimosso è stato sostituito con un dentifricio per ridurre la mancata corrispondenza suscettibilità ed evitare artefatti Gibbs ronzio nelle immagini. La struttura artefatto indotto nelle registrazioni elettrica dalla rapida commutazione dei campi magnetici durante l'acquisizione dell'immagine è stato caratterizzato da una media di tutti i cicli di scansioni per ogni esecuzione. La struttura di rumore durante l'imaging è stato poi sottratto da registrazioni originali. I corsi tempo denoised sono stati poi utilizzati per ulteriori analisi, in combinazione con i dati fMRI. A titolo di esempio, la simultanea acquisizione è stata utilizzata per determinare la relazione tra i segnali spontanei fMRI BOLD e banda limitata attività intracorticale elettrica. FMRI simultanea e registrazione elettrofisiologica nei roditori fornirà una piattaforma per molte applicazioni interessanti nel campo delle neuroscienze, oltre a chiarire il rapporto tra il segnale fMRI BOLD e l'attività neuronale.

Protocol

1. Si tratta di un intervento chirurgico non-sopravvivenza. Il primo passo è l'impianto degli elettrodi. In questo esempio, gli elettrodi saranno impiantati nelle regioni zampa di corteccia somatosensoriale primaria di entrambi gli emisferi. Anestetizzare il topo (maschio ratto SD, 200-300 g) con 2% isoflurano e fissare in posizione su un sistema stereotassico chirurgico. Prima di iniziare l'intervento chirurgico, in modo che l'animale è ben anestetizzato e non mostra alcuna risposta ad un piz…

Discussion

Entrambe le registrazioni elettrofisiologiche e fMRI BOLD separatamente ben sviluppato tecniche. Tuttavia, allo stesso tempo di registrazione e di imaging è impegnativo a causa delle interferenze reciproche ² delle due modalità. Qui forniamo una possibile soluzione per esperimenti combinati nel roditore. Il metodo modificato di impianto dell'elettrodo riduce al minimo l'influenza sulla qualità dell'immagine, e la rimozione degli artefatti per le registrazioni elettrica sia necessaria per rimuov…