ハイフィールドのfMRIを使って大人の猫における聴覚皮質の機能イメージング

この手順の全体的な目標は、高磁場機能磁気共鳴画像法を使用して、猫の無傷の聴覚皮質を機能的に画像化することです。これは、最初に刺激物を提示するための音響機器を準備することによって達成されます。2番目のステップは、麻酔をかけ、MRI対応のそりに猫を位置決めしてスキャンする準備をすることです。

次に、刺激提示中に全脳にわたって解剖学的および機能的な画像が収集されます。最後のステップは、刺激提示中の脳の活性化レベルを定量化するために画像を処理することです。最終的に、機能イメージングは、無傷の猫聴覚皮質での音の提示中の活性化の程度を示すために使用されます。

この方法は、聴覚皮質の階層の存在など、聴覚機能における重要な質問に答えるために使用できます。光学イメージングなどの既存の方法に対するこの技術の主な利点は、FMRIが非侵襲的であり、無傷の頭蓋骨内の機能的な皮質活動を測定できることです。この方法は、聴覚機能への洞察を提供することができ、視覚や体性感覚などの他の感覚モダリティに適用することができます。

手順のデモンストレーションは、登録獣医技術者のパム・ニクソンと、私たちの研究室の大学院生であるエイミー・ホールです。このプロトコルに記載されているすべての動物手順は、実験前に所属機関の動物使用委員会から承認を受ける必要があります。このプロトコルの準備を開始するには、まず、USBケーブルを介して外部サウンドカードに聴覚刺激を提示するために使用されるコンピューターを接続します。

次に、外部サウンドカードの出力ポートをステレオパワーアンプの入力ポートに接続するケーブルを接続します。次に、ステレオパワーの出力ポートを接続するケーブルを接続します amplifierFMRI対応イヤホンシステムのトランスボックスの入力ポートに。BNC接続のシールド付き同軸ケーブルを使用して、トランスボックスをスキャナールームの外のペネトレーションパネルに接続します。

次に、イヤホンケーブルアセンブリをペネトレーションパネルの対応するBNCポートに接続します。スキャナールーム内で、フォームイヤーチップをイヤホンに接続します。次に、イヤホンをケーブルアセンブリに接続します。

テスト用の聴覚刺激を実行して、コンピュータからイヤホンに音が伝わっていることを確認します。イヤホンを外し、フォームアートを猫の耳にしっかりと挿入します 動物の準備段階で。まず、60ミリリットルのシリンジに60ミリリットルの生理食塩水と0.07ミリリットルのケタミンを合わせてイメージングしながら麻酔を維持するためのシリンジポンプをセットし、シリンジポンプに入れます。

次に、硫酸アトロピンとSUPプロマジンの鎮静剤混合物を皮下注射で投与します。.20分後、ケタミンとdミート塩酸塩を筋肉内注射で投与し、麻酔を誘発します。.猫が筆記反射を失ったら、処置中の乾燥を防ぐために眼科用軟膏を目に塗ります。

また、ケタミンの静脈内送達のために、内側伏在静脈に留置カテーテルを留置します。手順では、再び、4つの足のつま先をつまんで、猫が足を引っ込めるかどうかを観察することにより、麻酔薬の導入が成功したかどうかをテストします。花弁反射が消えたら、咽頭壁にリドカインを噴霧して咽頭反射を抑えます。

次に、4.0または4.5の気管内チューブで猫を挿管します。ケタミンと吸入されたイソフッ素を 100% 酸素で 1 分間 1 〜 1.5 リットルで一定の注入速度で送達し、イメージング セッション全体を通して麻酔を維持します。MRI対応スレッドの床にある次の層の断熱プラスチックプチプチ。

次に、プチプチの上に温かいワックスを充填した加熱パッドを置きます。加熱パッドの上にプラスチックのプチプチの別の層を置きます。次に、MRI対応のそりの断熱プチプチの内側に猫を胸骨の位置に置きます。

猫の位置が決まったら、頭を調整して耳にアクセスできるようにします。フォームイヤーチップを可能な限り最小の直径に丸めます。次に、各イヤーチップを外耳道の奥深くに挿入します。

挿入すると、フォームイヤーチップが拡張して外耳道内のスペースを埋める必要があります。猫の頭が3チャンネルの無線周波数コイル内に適切に配置されるまで猫を調整し、音響減衰メモリーフォームで頭を安定させます。スキャナーのノイズをさらに減衰させるために、必ず耳の周りにフォームを配置してください。

次に、猫の体を断熱プラスチックのプチプチの毛布で包みます。次に、スレッドを固定してスキャナーベッドに運びます。輸液ライン、麻酔薬送達チューブ、モニタリング機器を猫に接続します。

また、ペネトレーションパネルに取り付けられているイヤホンケーブルアセンブリにイヤホンを接続します。ケタミン注入を0.6ミリグラム/キログラム/時間の基本流量で開始します。その後、必要に応じて流量を増やします 麻酔の深さに基づいて、初期イソフッ素投与量を0.5%に設定し、解剖学的スキャンが収集されたら0.4%に減らします。

実験全体を通して、猫の血中酸素飽和度とタイトル、CO2レベル、心拍数、呼吸、直腸温を監視および記録します。スキャナーから適切な距離に配置されたMRI対応モニタリング機器を使用します。心拍数と呼吸の着実な増加は、通常、麻酔からの差し迫った回復に関連しています。

まず、この画面に表示されているイメージングパラメータを使用して、フラッシュイメージングシーケンスを使用して、軸方向のスライス方向で猫の脳の解剖学的参照スキャンを収集します。解剖学的スキャンの所要時間は約6分です。次に、この画面に表示されているイメージングパラメータを使用して、セグメント化されたインターリーブエコー平面取得を使用して機能イメージングを設定します。

広帯域のホワイトノイズ刺激を提示しながら、画像ボリュームの取得を開始します。ブロック設計では、聴覚刺激を30秒間再生し、32番目のサイレントベースライン条件と交互に再生する必要があります。聴覚皮質で観察される大胆な活動が音響的に誘発されるまで、この手順を繰り返します。

ブロックデザインを使用した各機能ランの所要時間は、90 ボリュームで約 4.5 分です。必要な機能実行数に対する刺激を提示します。MRIセッションが完了したら、猫をそりから降ろします。

動物が完全に回復するまで、ヒーティングパッドとタオルを使用して補助的な暖房を提供し続けます。ギャグ反射が戻ったら、気管内チューブを抜く。筆記反射が回復するまでCATを監視します。

その後、動物を施設に戻します。手術の翌日に動物を評価し、実験による悪影響がないことを確認します。実験後、取得した機能ボリュームを処理するために、SPMやFSLなどの適切なFMRI分析ソフトウェアを選択します。

ここでは、ブロック内に提示された32番目の広帯域ノイズ刺激に応答して、2匹の動物で大胆な活性化を見ることができます。広帯域ノイズとベースラインのコントラストの T 統計マップを設計します。2つの画像では、スライス面は、聴覚皮質における両側の音響的に誘発される活動の連続したクラスターを明らかにします。

これらのプロットは、強調表示されたボクセルでの 1 つの機能実行中の太字信号の変調を示しています。そして、ここでは、太字の応答のイベント関連の平均時間経過を、平均太字のベースライン信号に正規化して見ることができます。これらの例では、太字の信号は、刺激開始の3〜6秒後にベースラインに対して有意な増加を示します。

この手順を試みるときは、猫の生理学的パラメーターを注意深く監視して、手順全体で一貫したレベルの鎮静を確保することが重要です。このビデオを見た後、麻酔製剤の聴覚皮質機能を調べるための機能的磁気共鳴画像法実験の実施方法について十分に理解しているはずです。MRIスキャナーでの作業は潜在的に危険であることを忘れないでください。

この手順を実行する際には、人員が適切にスクリーニングされていること、実験装置がMRIに適合していること、およびモニタリング装置がMRIに安全であるか、磁石から安全な距離に配置されていることを常に確認してください。