يصف هذا البروتوكول طريقة للحصول على بيانات مستقرة للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (rs-fMRI) من فأر باستخدام جرعة منخفضة من الأيزوفلوران بالاشتراك مع جرعة منخفضة من ديكسميدتوميدين.
أصبح التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (rs-fMRI) طريقة شائعة بشكل متزايد لدراسة وظائف الدماغ في حالة الراحة وعدم المهمة. يصف هذا البروتوكول طريقة بقاء ما قبل السريرية للحصول على بيانات rs-fMRI. الجمع بين جرعة منخفضة isoflurane مع التسريب المستمر α2 مستقبلات الأدرينالية ناهض dexmedetomidine يوفر خيارا قويا للحصول على بيانات مستقرة وعالية الجودة مع الحفاظ على وظيفة شبكة الدماغ. وعلاوة على ذلك، يسمح هذا الإجراء للتنفس التلقائي وعلم وظائف الأعضاء شبه الطبيعي في الفئران. يمكن الجمع بين تسلسل التصوير الإضافي واكتساب حالة الراحة إنشاء بروتوكولات تجريبية مع استقرار مخدر يصل إلى 5 ساعات باستخدام هذه الطريقة. يصف هذا البروتوكول إعداد المعدات، ورصد فسيولوجيا الفئران خلال أربع مراحل متميزة من التخدير، والحصول على فحوصات حالة الراحة، وتقييم جودة البيانات، واستعادة الحيوان، ومناقشة موجزة لتحليل البيانات بعد المعالجة. يمكن استخدام هذا البروتوكول عبر مجموعة واسعة من نماذج القوارض قبل السريرية للمساعدة في الكشف عن التغيرات الناتجة في شبكة الدماغ التي تحدث في الراحة.
يستريح الدولة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (RS-fMRI) هو مقياس للإشارة التي تعتمد على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD) عندما يكون الدماغ في بقية وغير منخرط في أي مهمة معينة. ويمكن استخدام هذه الإشارات لقياس الارتباطات بين مناطق الدماغ لتحديد الاتصال الوظيفي داخل الشبكات العصبية. يستخدم rs-fMRI على نطاق واسع في الدراسات السريرية نظرا لعدم غزوه وانخفاض مقدار الجهد المطلوب من المرضى (بالمقارنة مع fMRI القائم على المهام) مما يجعله الأمثل لمختلف مجموعات المرضى1.
وقد سمح التقدم التكنولوجي بتكييف RS-fMRI للاستخدام في نماذج القوارض للكشف عن الآليات الكامنة وراء حالات المرض (انظر المرجع2 للمراجعة). تسمح النماذج الحيوانية قبل السريرية ، بما في ذلك نماذج المرض أو خروج المغلوب ، بمجموعة واسعة من التلاعب التجريبي غير المطبق على البشر ، ويمكن للدراسات أيضا الاستفادة من عينات ما بعد الوفاة لزيادة تعزيز التجارب2. ومع ذلك ، نظرا لصعوبة في كل من الحد من الحركة وتخفيف التوتر ، يتم إجراء اكتساب التصوير بالرنين المغناطيسي في القوارض تقليديا تحت التخدير. تؤثر عوامل التخدير ، اعتمادا على الدوائية ، والديناميكا الدوائية ، والأهداف الجزيئية ، على تدفق دم الدماغ ، واستقلاب الدماغ ، وربما تؤثر على مسارات اقتران الأوعية الدموية العصبية.
كانت هناك جهود عديدة لتطوير بروتوكولات التخدير التي تحافظ على اقتران الأوعية الدموية العصبية ووظيفة شبكة الدماغ3،4،5،6،7،8. أبلغنا سابقا نظام مخدر التي طبقت جرعة منخفضة من ايزوفلوران جنبا إلى جنب مع جرعة منخفضة من α2 مستقبلات الأدرينالية ناهض ديكسميديتوميدين9. الفئران تحت هذه الطريقة من التخدير أظهرت استجابات جريئة قوية لتحفيز شعيرات في المناطق بما يتفق مع مسارات الإسقاط المعمول بها (نواة الثالامي البطيني والبطيني، قشرة سوماتوسينسوري الأولية والثانوية)؛ كما تم الكشف باستمرار عن شبكات الدماغ واسعة النطاق يستريح الدولة، بما في ذلك شبكة الوضع الافتراضي10و11 وشبكة بارزة12. وعلاوة على ذلك، يسمح هذا البروتوكول مخدر للتصوير المتكرر على نفس الحيوان، وهو أمر مهم لرصد تطور المرض وتأثير التلاعب التجريبي طوليا.
في هذه الدراسة، نقوم بتفصيل الإعداد التجريبي وإعداد الحيوانات وإجراءات المراقبة الفسيولوجية المعنية. على وجه الخصوص، نحن نصف مراحل التخدير المحددة والحصول على الاشعة خلال كل مرحلة. يتم تقييم جودة البيانات بعد كل مسح حالة الراحة. كما يتضمن النقاش موجزا موجزا لتحليل ما بعد الفحص. المختبرات المهتمة في الكشف عن إمكانات استخدام RS-fMRI في الفئران سوف تجد هذا البروتوكول مفيد.
استقرار الحيوان ، جسديا وفسيولوجيا ، هو المفتاح للحصول على بيانات عالية الجودة يستريح الدولة. هذا البروتوكول يحقق الاستقرار من خلال التحرك من خلال أربع مراحل متميزة من التخدير. من الضروري أن الحيوان قد اجتمع عتبات الفسيولوجية مجموعة قبل الانتقال إلى المرحلة التالية من التخدير; وبما أن هذ…
The authors have nothing to disclose.
وقد تم دعم هذا العمل بتمويل من المعهد الوطني للصحة (NIH) حول تعاطي المخدرات (NIDA) [DJW، تم دعم EDKS و EMB من قبل غرانت R21DA044501 الممنوح لآلان غرين وDJW بدعم من غرانت T32DA037202 إلى ألان ج. بودني] والمعهد الوطني لتعاطي الكحول وإدمان الكحول (NIAAA) [منح F31AA028413 إلى إميلي د. ك. سوليفان]. تم تقديم دعم إضافي من خلال صندوق آلان غرين الموهوب كأستاذ رايموند سوبيل للطب النفسي في دارتموث.
ويدعم هانبينغ لو من قبل المعهد الوطني لتعاطي المخدرات برنامج البحوث داخل الأم، المعاهد القومية للصحة.
ويود المؤلفان أن يعترفا بالراحل آلان غرين وأن يشكراه. وقد ساعد تفانيه الثابت في مجال الاضطرابات التي تحدث بشكل مشترك على إقامة التعاون بين المؤلفين. ونشكره على إرشاده وتوجيهه، اللذين سيفتقدان كثيرا.
9.4T MRI | Varian/Bruker | Varian upgraded with Bruker console running Paravision 6.0.1 software | |
Air-Oxygen Mixer | Sechrist | Model 3500CP-G | |
Analysis of Functional NeuroImages (AFNI) | NIMH/NIH | Version AFNI_18.3.03 | Freely available at: https://afni.nimh.nih.gov/ |
Animal Cradle | RAPID Biomedical | LHRXGS-00563 | rat holder with bite bar, nose cone and ear bars |
Animal Physiology Monitoring & Gating System | SAII | Model 1025 | MR-compatible system including oxygen saturation, temperature, respiration and fiber optic pulse oximetry add-on |
Antisedan (atipamezole hydrochloride) | Patterson Veterinary | 07-867-7097 | Zoetis, Manufacturer Item #10000449 |
Ceramic MRI-Safe Scissors | MRIequip.com | MT-6003 | |
Clippers | Patterson Veterinary | 07-882-1032 | Wahl touch-up trimmer combo kit, Manufacturer Item #09990-1201 |
Dexmedesed (dexmedetomidine hydrochloride) | Patterson Veterinary | 07-893-1801 | Dechra Veterinary Products, Manufacturer Item#17033-005-10 |
Digital Rectal Thermometer Covers | Medline | MDS9608 | |
FMRIB Software Library | FMRIB | MELODIC Version 3.15 | Freely available at: https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki |
Heating Pad | Cara Inc. | Model 50 | |
Hemostat forceps, straight | Kent Scientific | INS750451-2 | |
Isoflurane | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | Patterson Private Label, Manufacturer Item #14043-0704-06 |
Isoflurane Vaporizer | VetEquip Inc. | 911103 | |
Lab Tape, 3/4" | VWR International | 89097-990 | |
Needles, 23 gauge | BD | 305145 | plastic hub removed |
Parafilm Laboratory Film | Patterson Veterinary | 07-893-0260 | Medline Industries Inc., Manufacturer Item #HSFHS234526A |
Planar Surface Coil | Bruker | T12609 | 2cm |
Polyethylene Tubing | Braintree Scientific | PE50 50FT | 0.023" (inner diameter), 0.038" (outer diameter) |
Puralube Ophthalmic Ointment | Patterson Veterinary | 07-888-2572 | Dechra Veterinary Products, Manufacturer Item #211-38 |
Sprague Dawley Rats | Charles River | 400 SAS SD | |
Sterile 0.9% Saline Solution | Patterson Veterinary | 07-892-4348 | Aspen Vet, Manufacturer Item #14208186 |
Sterile Alcohol Prep Pads | Medline | MDS090735 | |
Surgical Tape, 1" (3M Durapore) | Medline | MMM15381Z | 3M Healthcare, "wide medical tape" |
Surgical White Paper Tape, 1/2" (3M Micropore) | Medline | MMM15300 | 3M Healthcare |
Syringes, 1 mL w/ 25 gauge needle | BD | 309626 | |
Syringes, 3 mL | BD | 309657 | |
Vented induction and scavenging system | VetEquip Inc. | 942102 | 2 liter induction chamber with active scavenging |
411724 | omega flowmeter | ||
931600 | scavenging cube, "vacuum" | ||
921616 | nose cone, non-rebreathing |