이 기법의 목적은 pharmacological 자기 공명 영상 (phMRI) 및 선택적 세로토닌 reuptake 억제제 (SSRI), 플루옥세틴과 정맥 도전과 라이브 및 무료 숨쉬는 동물에서 세로토닌 (5-HT) 신경 전달 물질의 기능을 평가하는 것입니다.
Pharmacological MRI (phMRI)는 궁극적으로 이러한 우울증과 ADHD와 같은 약물 작용과 신경 전달 물질 관련 장애 뒤에 기본적인 신경 생물학 메커니즘을 해명하는 데 사용할 수있는 뇌 기능에 대한 물질의 효과를 연구하기위한 새롭고 유망한 방법입니다. 이미징 방법 (PET, SPECT, CT)의 대부분과 마찬가지로 그것은 뇌 장애의 조사 및 전반의 연결 연결성와 관련하여 비침습 방법으로 신경 전달 물질 경로의 관련 함수에서 진보를 나타냅니다. 또한 그것은 또한 임상 조사에 대한 번역을 위해 이상적인 도구를 제공합니다. MRI, 아직도 뒤에 분자 이미징 전략의 PET 및 SPECT에 비해 꽤 큰 장점은이를 이온화 radiations에 대한 반복적인 노출을 피하고, 높은 공간적 해상도와 명암 에이전트 또는 라디오 라벨이 표시된 분자의 주사에 대한 필요성을 가지고있다 . 그것이 g 어디 기능성 MRI (fMRI)은 광범위한 연구와 임상 환경에서 사용되는enerally 싸이코 모터 작업과 함께. phMRI는 특정 도전 약의 행정을 통해 활성화에 따라 생리적 또는 병리 학적 조건 하에서 같은 세로토닌과 같은 특정 신경 전달 물질 시스템 (5-HT)의 조사를 가능하게 fMRI의 적응이다.
여기에서 설명한 방법의 목표는 자유 호흡 동물의 뇌에 5-HT 기능을 평가하는 것입니다. 동시에 시간이 지남에 따라 기능적 MR 영상을 인수하면서 5-HT 시스템을 도전으로이 과제에 대한 뇌의 반응은 시각이 될 수 있습니다. 동물의 몇몇 연구는 이미 예 : 5-HT (발표 대리인, 선택적 다시 이해의 차단제 등)의 세포 수준에서 마약 유도된 증가 (굵게)에 의존 MRI 신호가 (때문에 신호 혈액 산소 수준에서 특정 지역과 관련된 변화를 그대로 보여주고 있다고 증명 산소와 G를 공급하는 혈액 공급의 증가를 통해 두뇌 활성화하는 동안 발생하는 deoxygenated / 산소 헤모글로빈 수준의 변화신경 전달 물질 함수의 인덱스를 제공하는) 요구 뉴런에 lucose. 또한 이러한 효과는 트리 트먼트 그 감소 5-HT 가용성 16,13,18,7으로 되돌릴 수있는 것으로 나타났습니다. 성인 쥐에서 급성 SSRI 행정을 따라 굵은 신호 변경은 몇 가지 5-HT 관련 뇌 영역, 즉 대뇌 피질의 영역, 해마, 시상 하부와 시상 9,16,15에서 설명되었습니다. 5-HT 시스템의 자극이 도전의 응답 따라서 동물과 인간 2,11 모두에서 그 기능의 척도로 사용될 수 있습니다.
5-HT phMRI은 생체내 동물에서 신경 전달 물질의 기능을 평가하기위한 유망한 도구입니다. 그것은 기능적 MR 영상과 5-HT의 도전에 대한 뇌의 반응을 시각화. MRI는 높은 공간 해상도를 가지고하고 대비 에이전트 또는 따라서 이온화 radiations에 대한 반복적인 노출을 피하고 라디오 표시된 분자의 주사가 필요하지 않는 큰 장점이 있습니다. 이 기술은 인간과 동물 모두 과목에 해당하므로 신경 전달 물질 시스템 및 정신과 질환의 translational 연구에 매우 적합합니다. 그 응용 프로그램은 5-HT 통로로 제한하고 이미 모두 5,15 동물과 인간 22 dopaminergic 약물의 효과를 평가하기 위해 광범위하게 사용되고 안 물론이다.
그럼에도 불구하고, 작은 동물의 phMRI가 도전 남아로서 이미 마틴과 Sibson 11, 스튜 워드 20의 검토 문서에서 지적했다. 이러한 도전 과제 중 하나는 유지 보수 O입니다이미지 수집 중에 F 안정적인 생리적 매개 변수입니다. 대부분의 anesthetics는 심장 혈관 기능을 변경하고 phMRI 그것이 어떤 hemodynamic 변화가 주어진 약물 도전에 전적으로 기인 것을 보장하기 위해 필수적인 심혈관 / hemodynamic 파라미터에 매우 의존한다는 주어하실 수 있습니다. 그것은 PCO 2 레벨 기준 취득하는 동안 지속적인 유지 것을 따라서 극히 중요하다. 기계 환기는 생리 안정성을 보장하기 위해 수 있으며, 종종 실험의이 유형에서 사용됩니다. 우리는 그러나 향후 종단 연구를 수행할 수있는 가능성을 열어두고 자유롭게 호흡 동물을 사용하기로 결정했습니다. 대신, 우리는 광범위하게 기능적인 스캔 시작하고 이런 방식으로 안정적인 혈관 반응을 유지하기 때문에 T2 * / T2 신호 전에 정상적인 범위 내에서 생리 안정성을 보장하기 위해 (그리고 변경된) 호흡 속도와 혈액 가스 값을 모니터링. 대뇌 혈류 역학 및 metabolis에 대한 일반적인 anesthetics의 효과에 관한 문학m 20 풍부하고 원고의 범위를 벗어납니다. 흡입 anesthetics으로 마취의 깊이가 급속하게 쉽게 제어할 수 있기 때문에 우리는 이러한 특정 프로토콜의 isoflurane ± 2 %로 가스 마취를 사용하기로 결정했습니다. 이것은 이미지 수집의 시작 전 정상 범위의 안정적인 PCO 2 수준을 보장하기 위해 설정에 중요합니다. Isoflurane 오늘 가장 일반적으로 사용되는 흡입 마취제이며 세로 공부에 대한 중요 신속한 유도 및 복구를 위해 수 있습니다. 또한 최소한의 심혈관 및 호흡기 우울증을 생산하고 골격 근육을 잘 이완을 유도합니다.
둘째, 도전적인 약물의 정맥 행정은 인간보다 작은 동물에서 더 복잡합니다. 대퇴 동맥과 정맥의 cannulation 필요합니다 수술은 잘 훈련된 경험이 풍부한 직원이 필요합니다. 이러한 침략적 절차 때문에 그것은 주로 터미널 절차에 사용되는 순간입니다. 그러나 혈액 항상성 및 꼬리 정맥 주입의 비침습 모니터링 종방향 연구 23 사용될 수 있습니다.
또한, 동물 phMRI 특정하지 않습니다 기법에 대한 좀 더 일반적인 제한 사항이 있습니다. 또한, 같은 마틴과 Sibson 11 시까지 지적한 모든 fMRI 연구의 잠재적인 혼란 그것이 도전에 의해 evoked 뇌 활동의 변화가 오히려 말초 조직의 효과보다의 연결 활동의 변화를 반영하는 것으로 간주된다는 점입니다. 특히 깊은 뇌 구조에서 neurovascular 커플링의 상대적으로 가난한 이해 (의 연결 활동 변경 및 hemodynamic 변화 간의 관계)이 남아 있습니다. 피질에서 neurovascular 커플링을 결정하는 Logothetis 10 수행한 가지 연구는 아직 두뇌의 다른 부분에서 수행되지 않았습니다. 중요 구조물에 굵은 신호의 증가 등 striatum이나 편도가 이야기 해 뭔지 있으므로 알의 연결 활동에 대한 g 우리. 우리는 지금 말할 수있는 최상의 뇌 영역이 주어진 도전에 반응하고 치료 및 / 또는 조건에 따라, 우리는 뇌 반응의 중요한 변화를 모니터링할 수있다는 것입니다. 이것은 주로 MRI 데이터 및 생리적 반응을 모두 보면 확인할 수 있습니다. 뇌 활성화의 일반적인 패턴이 경우, 높은 5-HT의 innervation, 그리고 많은 일반적인 혈관 반응에있는 지역으로 지역 구체적이고 제한된 있어야합니다. 또한, 혈관 및 hemodynamic 변화 사이의 서로 다른 시간적 프로파일이 예상된다. 혈압 변화가 몇 분 내에 자신의 기준 값으로 반환 반면, 굵게 활성화에 대한 약물의 영향은 이미지 수집이 끝날 때까지 볼 수 플루옥세틴의 경우에이 약의 알고 pharmacokinetic 속성과 일치합니다. 마지막으로, 모든 동물의 생리적 반응은 상호 과목 비교를하기 위해 유사해야합니다. NonetheleSS, 그것은 5-HT에 의한 지역 혈류 neurogenic 규정 4 존재한다는 알려져 있습니다. 따라서 그것은 굵은 신호의 로컬 변경 사항은 선박의 근접에서 5-HT의 방출에 의한 혈관 변화에 속성 수 제외 수 없습니다. 이러한 효과는 지역의 연결을 활성화로 연결되지 않은 그래서 거짓 긍정적인 결과로 생각할 수 있지만, 그것은 또한 5-HT 시스템의 전반적인 특정 기능 (도 3 참조)의 인덱스입니다.
이 기법의 중요한 단계를 광범위하게 생리적 반응을 모니터링하고 동물의 생리적 조건 이미지 획득 이전 기간 동안 안정 있는지 확인하는 것이 있습니다. 또한 스캐너 조건은 가능한 한 안정하고 각 동물에 대해 정확히 동일해야합니다. 당신의 순서의 신호 안정성 확인하고 실험 시작 전에 확인되어야한다. 또한, 심지어 작은 제목 grou으로, 항상 대형 충분한 통계적 능력을 가지고 확실하게PS. 일반적으로 동물 phMRI의 실험적인 고려 사항에 대한 좋은 리뷰 들어, 스튜 워드 20보고 쥐 및 생쥐의 pharmacological fMRI를위한 실험적인 프로토콜의 추가 예를 들어, 페라리 5 참조하십시오.
여기에서 설명한 기법 가능한 개조 다수 있습니다. 한 수 :
당신이 실험 설정에서 만들어 선택의 가능성 및 / 또는 실험실과 당신들에게 묻고 싶습니다 연구 질문의 유형 내에서 경험에 크게 의존 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 L. Reneman에게 수여 과학 연구에 대한 네덜란드기구 (NWO) (Veni 번호. 916.86.125)에 의해 자금 지원을하고 있습니다. funder은 연구 설계의 역할, 데이터 수집과 분석, 게시하는 결정, 또는 원고의 준비 없었다. 관심 아무런 충돌이 없습니다.
Name of the reagent/equipment | Company | Catalogue number | Comments |
Isoflurane | ABBOTT Abbott Laboratories Ltd.,Maidenhead, UK |
No B506 | Mix with medical air |
Medical air | BOC Healthcare | ||
Heating pad | Harvard apparatus | 507223F Complete Homeothermic Blanket System with Flexible Probe, Medium, 230 VAC, 50 Hz |
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Silk ligature | http://www.harvardapparatus.com/ | 2-0 black braided silk non-absorbable Cat Num 51-7631 |
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PE-50 Cannula | http://www.scientificlabs.co.uk/ | Portex Tubing PE 0.58×0.96mm | 0.58 ID 0.96 OD mm |
Heparin sodium | Leo laboratories Ltd, Bucks., UK | Heparin sodium 1000IU/ml | 15 U/ml |
Vetbond Tissue Adhesive | 3M | M Vetbond Tissue Adhesive | |
Monitoring system | SA Instruments | http://www.i4sa.com Model 1025L monitoring system |
Monitors respiration and temperature |
Pressure transducer | Biopac Systems Corp | BLOOD PRESSURE TRANSDUCER – TSD104A MP150 DATA ACQUISITION SYSTEM – WIN – MP150WSW |
Monitors blood pressure |
RapidLab blood gas analyzer | Siemens Diagnostics | RAPIDLab 248/348 Systems | |
4.7T animal scanner | Agilent Technologies (previously Magnex) 4.7T frequency 199.845 MHz |
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MR compatible stereotactic bed | m2m Imaging Corp | Rat bed: PA Multi element AHS 50-72-1003/100 | |
Coil | m2m Imaging Corp | Volume TH/Rx RQD1 72/112 200 |
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Fluoxetine Hydrochloride | Sigma-Aldrich | F-132 | 5mg/kg in saline |