Wordt een techniek beschreven voor het in grote lijnen het openen van de bloed-hersen barrière in de muis met behulp van microbellen en ultrageluid. Met deze techniek kan mangaan worden toegediend aan de hersenen van muizen. Omdat mangaan is een MRI-contrastmiddel dat zich ophoopt in gedepolariseerd neuronen, deze aanpak maakt beeldvorming van neuronale activiteit.
Hoewel muizen zijn het dominante modelsysteem voor het bestuderen van de genetische en moleculaire onderbouwing van de neurowetenschappen, functionele neuroimaging bij muizen blijft technisch uitdagend. Een benadering, activatie geïnduceerde Mangaan-versterkte MRI (AIM MRI), is met succes gebruikt om de neuronale activiteit in knaagdieren 1-5 in kaart te brengen. In AIM MRI, Mn 2 + werkt een calcium-analoog en hoopt zich op in neuronen gedepolariseerd 6,7. Omdat Mn 2 + verkort de T 1 weefsel eigendom, zal de regio's van verhoogde neuronale activiteit versterken in MRI. Bovendien Mn 2 + gewist langzaam uit de geactiveerde gebieden en daarom stimulatie dan buiten de magneet voor beeldvorming, waardoor een grotere flexibiliteit experimentele. Echter, omdat Mn 2 + passeert niet gemakkelijk de bloed-hersen barrière (BBB), de noodzaak het openen van de BBB is het gebruik van AIM MRI beperkt, met name bij muizen.
Een tool voor het openen van de BBB is ULTrasound. Hoewel potentieel schadelijke, als echografie wordt toegediend in combinatie met gas gevulde microbolletjes (dat wil zeggen, ultrageluid contrastmiddelen), de akoestische druk die nodig is voor BBB opening is aanzienlijk lager. Deze combinatie van ultrageluid en microbolletjes worden gebruikt om betrouwbaar de BBB openen weefselschade zonder dat 8-11.
Hier wordt een methode gepresenteerd voor het uitvoeren van AIM MRI met behulp van microbellen en ultrageluid om de BBB te openen. Na een intraveneuze injectie van perflutren microbellen, wordt een ongericht gepulste ultrasoonbundel toegepast op de geschoren muis hoofd voor 3 minuten. Voor de eenvoud, verwijzen we naar deze techniek van BBB Opening met Microbelletjes en echografie als BOMUS 12. Met behulp van BOMUS om de BBB te openen in beide hersenhelften, is mangaan toegediend aan de hele hersenen van muizen. Na het experimentele stimulatie van de licht verdoofde muizen, wordt AIM MRI gebruikt om de neuronale respons in kaart te brengen.
Naartonen deze benadering worden hierin BOMUS en AIM MRI gebruikt om eenzijdige mechanische stimulatie van de vibrissae in licht verdoofd muizen 13 in kaart te brengen. Omdat BOMUS kan de BBB openen in beide halfronden, wordt de niet-gestimuleerde kant van de hersenen gebruikt om te bepalen voor het niet-specifieke achtergrond stimulatie. De resulterende 3D-activering kaart komt goed overeen met de gepubliceerde voorstellingen van de vibrissae regio's van het vat veld cortex 14. De ultrasone opening van de BBB is snel, niet-invasieve en reversibele, en dus deze aanpak geschikt is voor high-throughput en / of longitudinale studies in wakkere muizen.
Hier werd een methode gepresenteerd voor niet-invasief het openen van de BBB in de hele hersenen van muizen met ultrageluid en microbellen (BOMUS). Met de BBB open, Mn 2 + werd toegediend en activering-geïnduceerde mangaan-versterkte MRI (AIM MRI) werd gebruikt om de afbeelding neuronale respons op kortdurende stimulatie in licht verdoofde muizen.
Adequate BBB opening werd bereikt met een piek-negatieve akoestische druk van 0,36 MPa. Opmerking is dit de druk hoofdhuid oppervlak i…
The authors have nothing to disclose.
Al het werk werd uitgevoerd bij de Hertog Centrum voor In Vivo Microscopy, een NIH / NIBIB nationale Biomedische Technologie Resource Center (P41 EB015897) en NCI Small Animal Imaging Resource Program (U24 CA092656). Aanvullende ondersteuning werd geleverd door NSF Graduate Research Fellowship (2003014921).
Name of the reagent | Company | Catalog number | Comments |
Hydrophone | Sonora Medical Systems, Longmont, CA | SN S4-251 | |
Translation stage | Newport Corporation, Irvine, CA | ||
Ultrasound transducer | Olympus NDT, Inc., Waltham MA | A306S-SU | Review the manufacturer’s test sheet that accompanies the transducer to find the exact center frequency of that particular transducer, which may differ from the nominal frequency listed in the catalog. (e.g., the nominal frequency of our transducer was 2.25 MHz, but the actual center frequency was 2.15 MHz.) |
Vevo Imaging Station | VisualSonics, Inc. Toronto, Canada | ||
50 dB power amplifier | E&I, Rochester, NY | model 240L | |
Signal generator | Agilent Technologies, Santa Clara, CA | model 33220A | |
MnCl2-(H2O)4 | Sigma | Molecular weight varies by batch, call manufacturer for exact measurement | |
Perflutren lipid microspheres | Lantheus Medical Imaging, N. Billerica, MA | DEFINITY | |
Microsphere agitator | Lantheus Medical Imaging, N. Billerica, MA | VIALMIX | |
MR imaging coil | m2m Imaging Corp., Hillcrest, OH | 35 mm diameter quadrature transmit/receive volume coil | |
MRI system | GE Healthcare, Milwaukee, WI | GE EXCITE console operating a 7-T horizontal bore magnet | |
Image analysis environment | Visage Imaging, San Diego, CA, MathWorks, Natick MA | Amira MATLAB |