Разреженных черепа кортикальной Техника окна для<em> В Vivo</em> Оптической когерентной томографии изображений
Summary
Мы представляем способ создания разреженных черепа корковых окна (TSCW) в мышиной модели<em> В естественных условиях</em> Октябрь визуализации головного мозга.
Abstract
Оптический когерентной томографии (ОКТ) является биомедицинская техника визуализации с высоким пространственно-временным разрешением. С его минимально инвазивных подход октября широко используется в офтальмологии, дерматологии, гастроэнтерологии и 1-3. Использование разреженных черепа корковых окна (TSCW), мы используем спектральной области OCT (SD-OCT) модальность в качестве инструмента для изображения коры в естественных условиях. Как правило, открыты, череп был использован для нейро-визуализации, поскольку он обеспечивает большую гибкость, однако, подход TSCW является менее инвазивной и является эффективным средством для долгосрочного видения в невропатологии исследований. Здесь мы представляем метод создания TSCW в мышиной модели в естественных октября визуализации головного мозга.
Introduction
С момента своего появления в начале 1990-х годов, OCT широко используется для визуализации биологических структур тканей и функции 2. Октябрь генерирует изображения поперечного сечения путем измерения времени задержки эхо-сигнала обратного рассеяния 4 световых путем осуществления источник света низкого согласования с волоконно-оптическим интерферометра Майкельсона 2,4. SD-OCT, также известный как фурье домена октября (FD-октябрь), был впервые представлен в 1995 5 и предлагает превосходный механизм визуализации по сравнению с традиционной временной области OCT (TD-октябрь). В SD-OCT, ссылка рукой держится стационарных приводит к высокой скоростью и сверхвысоким разрешением изображения приобретении 6-9.
В настоящее время TSCW модели были использованы в значительной степени в естественных изображений мозга применения двухфотонной микроскопии в места традиционного трепанации черепа. Эти TSCW были использованы одновременно с пользовательской пластины черепа или скольжения стеклянной крышкой 10-13 предоставить дополнительные IMAненности ВИЧ варьируется стабильности. В наших исследованиях мы обнаружили, что такие аксессуары, как они не являются необходимыми для визуализации октября, когда TSCW используется. Таким образом, отсутствие пластины черепа или скользит стеклянная крышка позволяет широкий диапазон изображений размер окна, как они могут влиять на оптический луч и изменять октября изображений.
Разреженных черепа подготовка оказалась выгодной в визуализации исследования мозга с помощью двух-фотонной микроскопии 10-13. В наших экспериментах мы используем SD-OCT системы изображение коры в естественных условиях через TSCW. Наши пользовательские SD-OCT изображений установки содержит широкополосной связи, низкокогерентной источник света, состоящий из двух суперлюминесцентных диодов (СЛД) с центром в 1295 нм с полосой пропускания 97 нм в результате осевой и боковой резолюцией 8 мкм и 20 мкм, соответственно 14 . С нашей оптических устройств обработки изображений, мы предполагаем, что изображение через TSCW имеет большой потенциал в выявлении и визуализации структуры и функции в оptically плотные ткани головного мозга.
Protocol
Representative Results
Discussion
Формирование изображений с октября и в разреженных черепа роман нейро-визуализации техника, которая только недавно исследовали 15, 16. В наших экспериментах мы показали возможность SD-OCT изображений через TSCW в мышиной модели в естественных условиях. Из наших результатов, череп …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана Доказательство UC Discovery Концепции грантов и NIH (R00 EB007241). Авторы также хотели бы поблагодарить Жаклин Хаббарду за ее помощь в этом эксперименте.
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. |
References
- 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).
