Gleichzeitige fMRI und Elektrophysiologie in der Nager Gehirn

Summary

Wir haben eine Methode zur gleichzeitigen funktionellen Kernspintomographie und elektrophysiologischen Aufnahme in das Nagetier Gehirn entwickelt, eine Plattform für die Untersuchung der Beziehung zwischen neuronaler Aktivität und der Blutoxygenierung level dependent (BOLD) MRT-Signal.

Abstract

Zur Untersuchung der neuronalen Grundlagen der Blutoxygenierung level dependent (BOLD) Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT)-Signal, haben wir ein Nagetier-Modell in die funktionelle MRT-Daten entwickelt und<em> In vivo</em> Intrakortikale Aufnahme kann gleichzeitig durchgeführt werden. Die Kombination von MRT und elektrische Aufnahme ist technisch anspruchsvoll, da die Elektroden für die Aufzeichnung verwendet verzerren die MRT-Bilder und die MRT Akquisition induziert Lärm in der Elektro-Aufnahme. Zur Minimierung der gegenseitigen Beeinflussung der beiden Modalitäten wurden Glas-Mikroelektroden als Metall und benutzte eine Rauschunterdrückung Algorithmus wurde für die Elektrophysiologie Daten implementiert. In unseren Studien wurden zwei Mikroelektroden separat in bilateralen primären somatosensorischen Kortex (SI) der Ratte implantiert und fixiert. Eine koronare Schicht für den Elektrodenspitzen wurde für die funktionelle Kernspintomografie ausgewählt. Elektrodenschäfte und Fixierung Positionen wurden nicht in das Bild Slice Bildartefakte zu vermeiden enthalten. Die entnommenen Kopfhaut wurde mit Zahnpasta auf die Anfälligkeit Missverhältnis zu reduzieren und zu verhindern, Gibbs Ringing-Artefakten in den Bildern ersetzt. Das Artefakt-Struktur in der Elektro-Aufnahmen von sich schnell schaltenden Magnetfelder während der Bildaufnahme induziert wurde durch Mittelung aller Zyklen von Scans für jeden Lauf aus. Der Lärm Struktur während der Bildgebung wurde dann aus Originalaufnahmen abgezogen. Die entrauscht Zeitverläufe wurden dann zur weiteren Analyse in Kombination mit der fMRI-Daten verwendet. Als Beispiel wurde die gleichzeitige Erfassung verwendet werden, um die Beziehung zwischen spontaner fMRI BOLD-Signale und bandbegrenzt intrakortikale elektrische Aktivität zu bestimmen. Gleichzeitige fMRI und elektrophysiologischen Aufnahme in das Nagetier wird eine Plattform für viele spannende Anwendungen in den Neurowissenschaften bieten neben der Aufklärung der Beziehung zwischen dem fMRI BOLD-Signal und neuronaler Aktivität.

Protocol

1. Dies ist eine Nicht-Überleben Chirurgie. Der erste Schritt ist die Implantation der Elektroden. In diesem Beispiel wird Elektroden in der Vorderpfote Regionen der primären somatosensorischen Kortex beider Hemisphären implantiert werden. Anesthetize der Ratte (männlich SD-Ratte, 200-300 g) mit 2% Isofluran und fix in auf einer stereotaktischen OP-System. Vor Beginn der Operation, sicherzustellen, dass das Tier gut betäubt ist und zeigt keine Reaktion auf einen Zeh kneifen. Entfernen Sie das Fell vor …

Discussion

Beide elektrophysiologischen Aufzeichnung und BOLD fMRI werden separat gut entwickelten Techniken. Doch gleichzeitig Aufnahme-und Imaging ist auf die gegenseitige Beeinflussung ² der beiden Modalitäten Herausforderung. Hier bieten wir eine mögliche Lösung für kombinierte Experimente in der Nager. Die modifizierte Methode der Elektrodenimplantation minimiert Einfluss auf die Bildqualität und das Artefakt Entfernung für die Elektro-Aufnahmen ist notwendig, um den Lärm von der Bildaufnahme induzierte entf…