التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) مع التحفيز السمعي في الطيور المغردة

يوضح هذا المقال إجراء الأمثل للتصوير من ركائز العصبية من التحفيز السمعي في الدماغ الطائر المغرد باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي). فهو يصف إعداد المنبهات الصوتية، وتحديد المواقع من هذا الموضوع، واقتناء وتحليل لاحقة من البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي.

في بيولوجيا الأعصاب من أصوات العصافير، كنموذج لخطاب الإنسان، هي منطقة وضوحا من الأبحاث في علم الأعصاب السلوكي. في حين الكهربية والجزيئية تسمح النهج التحقيق إما محفزات مختلفة على عدد قليل من الخلايا العصبية، أو التحفيز واحد في أجزاء كبيرة من المخ، ومستوى الأوكسجين في الدم تعتمد على (جريئة) التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) يسمح الجمع بين كل من المزايا، على سبيل المثال مقارنة تفعيل العصبية الناجم عن محفزات مختلفة في الدماغ كله في آن واحد. الرنين المغناطيسي الوظيفي في الطيور المغردة من الأمور الصعبة نظرا لصغر حجم أدمغتهم، ولأن عظامها وخاصة الجمجمة تشمل العديد من تجاويف الهواء، الأمر الذي أدى التحف قابلية الهامة. التدرج الصدى (GE) وقد تم تطبيق الرنين المغناطيسي الوظيفي BOLD بنجاح إلى الطيور المغردة ^1-5 (لمراجعة، انظر ^6). ركزت هذه الدراسات على مناطق الدماغ السمعية الأولية والثانوية، التي هي مناطق خالية من القطع الأثرية قابلية. ومع ذلك، لأن بروكesses من الفائدة قد تحدث خارج هذه المناطق، مطلوب كله الدماغ الرنين المغناطيسي الوظيفي BOLD باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي تسلسل أقل عرضة لهذه القطع الأثرية. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام تدور الصدى (SE) BOLD الرنين المغناطيسي الوظيفي ^7،8. في هذه المقالة، ونحن تصف كيفية استخدام هذه التقنية في العصافير حمار وحشي (Taeniopygia الرقشاء)، والتي هي الطيور المغردة الصغيرة مع وزن الجسم من 15-25 ز درس على نطاق واسع في علوم الأعصاب السلوكية من أصوات العصافير. الموضوع الرئيسي لدراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي على الطيور المغردة هي الأغنية الإدراك والتعلم أغنية. طبيعة السمعية من مثيرات جنبا إلى جنب مع ضعف حساسية BOLD من SE (مقارنة مع GE) تسلسل الرنين المغناطيسي الوظيفي القائم يجعل تنفيذ هذه التقنية صعبة للغاية.

1. إعداد التحفيز السمعي

1. أول تسجيل للصوت منبهات في حين يجري لعبت داخل تجويف للنظام MR 7T. وقد حمل هو مكان ضيق يمكن أن تشوه المنبهات السمعية مما أدى إلى تعزيز ترددات معينة السمعية. ويبين الشكل (1) والترددات تعزيز وقمعها كما هو موضح لدينا تسجيلات لضوضاء بيضاء مصنوعة في موقع رأس الطائر داخل المغناطيس تتحمل باستخدام ميكروفون الألياف البصرية (Optimic 1160 Optoacoustics). لتعويض هذا التعزيز الاصطناعي، يتم تطبيق وظيفة معادلة كل التحفيز باستخدام برنامج ويف لاب. من أجل الإعداد لدينا خاصة، تتألف من نواة وظيفة جاوس مع المعلمات التالية: السعة القصوى:-20DB، تركزت على 3،750 هرتز، العرض: 0.05 أوكتافات (المقابلة لنطاق 2،500-5،000 هرتز للنظام لدينا).
2. وتتكون المحفزات أغنية من عدة زخارف الأغاني الفردية لكل الطيور معشق مع فترات من الصمت. ديتم ضبط uration من هذه الفترات الصامتة للحفاظ على المبلغ الإجمالي للصوت والصمت متطابقة على كل المحفزات. هذا البناء تحافظ على التباين داخل الفرد وبين الفرد الطبيعي للطول الأغنية. ويبلغ طول كل التحفيز هو 16 ثانية. هو تطبيع كثافة كل أغنية من حيث يقابل جذر متوسط ​​مربع وعالية تمرير تصفيتها في 400 هرتز قبل أن يتم دمجها في التحفيز كاملة (أغنية وفترات الصمت). تتم هذه المعالجات باستخدام البرامج برات.
3. تتكون التجربة من ON / OFF تصميم كتلة فترات متناوبة التحفيز السمعي (على كتل) مع فترات الراحة (OFF بنات) (الشكل 2). كل كتلة (ON OFF و) يدوم 16 ثانية، والتي تتطابق مع اكتساب الوقت من 2 صورة (انظر أدناه للحصول على الاستحواذ). يتم تقديم كل نوع التحفيز 25 مرة، مما أدى إلى اقتناء 50 صورة لكل التحفيز ولكل موضوع. ترتيب العرض من الشروط يجب أن تكون العشوائية داخل وبينالموضوعات. يمكن أن تكون مشفرة هذا النظام العشوائية من المحفزات في صناعة البرمجيات عرض.

2. إعداد الموضوع

2.1 الموضوع وحجم المجموعة

هنا نقدم بروتوكول تكييفها خصيصا لاستخدام (الكبار) العصافير حمار وحشي. اختيار الأنواع يعتمد على مسألة علمية. ومع ذلك، يمكن أيضا أن تؤخذ اعتبارات أخرى مثل متانة الطيور إلى التخدير في الاعتبار. حمار وحشي العصافير (Taeniopygia الرقشاء) وينبغي أن يضم في الأقفاص تحت 12 ساعة ضوء: 12 ساعة الإضاءة مظلمة والحصول على الغذاء والماء بالمال وبالشهرة أيضا الإعلانية طوال فترة الدراسة. في أقل عدد ممكن من الأفراد في التجربة هو 15. هذا الرقم يأخذ في الاعتبار حساسية الرنين المغناطيسي الوظيفي تدور الصدى وتباين بين فرد طبيعي من الظواهر البيولوجية التي تم قياسها في التجربة.

2.2 تركيب الإعداد والتحضير للحيوان

(للمواصفاتمن المعدات المستخدمة، نشير إلى قائمة الكواشف والمعدات المحددة في نهاية هذه المقالة)

1. تثبيت قناع منقار على السرير التصوير بالرنين المغناطيسي لنظام MR 7T وتوصيله إلى جهاز تحكم الغاز مع أنابيب بلاستيكية. فتح كل من الأكسجين والزجاجات غاز النيتروجين والتبديل على جهاز تحكم الغاز (معدل تدفق الأكسجين: 200 سم مكعب / دقيقة؛ النيتروجين: 400 سم مكعب / دقيقة).

كما ذكر أعلاه، ويستخدم نظام MR 7T في الإعداد المقدمة. نظم MR الأخرى مع شدة المجال مختلفة من الممكن أيضا، ولكن في 7T يتم التوصل إلى حل وسط جيد بين نسبة الإشارة إلى الضوضاء ودرجة قابلية التحف (انظر المناقشة). في شدة المجال أعلى نسبة الإشارة إلى الضوضاء سوف تزيد مع درجة من التحف قابلية.

2. التبديل على نظام رقابة ردود فعل وجهاز تدفق الهواء الدافئ.
3. تخدير حمار وحشي فينش مع 3٪ isoflurane وفي خليط من الأكسجين والنيتروجين عن طريق إدخال منقارهفي قناع وعقد الرأس إلى أسفل حتى الطيور هو تخدير كامل. يمكن التحقق من ذلك عن طريق سحب القدم بهدوء: سوف عندما يتم تخدير الطيور تماما لا يمكن التراجع عنها في القدم من قبل الطيور. وبالإضافة إلى ذلك، أعين الطيور سيتم إغلاق جزئيا.
4. إدخال مسبار درجة الحرارة مذرقي لفحص درجة حرارة الجسم ورصد معدل التنفس عن طريق وضع جهاز استشعار تعمل بالهواء المضغوط تحت فينش بطن حمار وحشي. إغلاق سترة لكبح جسم الطائر (الشكل 3).
5. الحفاظ على معدل التنفس في نطاق 40-100 نفسا في الدقيقة والحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة ضمن نطاق ضيق من 40 ± 0.5 درجة مئوية. عندما النطاق التنفس منخفض جدا / عالية، وضبط مستوى التخدير (٪ isoflurane و) وفقا لذلك. عندما استمرت المشكلة، يجب أن تتوقف التجربة والحيوان إزالتها من الإعداد من أجل استرداد.
6. ضع المتكلمين دينامية غير المغناطيسية على جانبي الرأس فينش حمار وحشي ويخدعnect منهم إلى مكبر للصوت. تأكد من أن أسلاك من المتحدثين ويقود بعيدا عن التحقيق في درجة الحرارة، لأنها يمكن أن تؤثر على قراءة درجة الحرارة عندما قريبة جدا.
7. وضع لفائف الترددات اللاسلكية على سطح العلوي من الرأس فينش حمار وحشي وحمار وحشي فينش موقف في وسط المغناطيس (وتلقائيا وسط لفائف الإرسال التي تقع في منتصف المغناطيس).
8. خفض مستوى التخدير إلى 1.5٪ isoflurane ومختلطة مع الأكسجين والنيتروجين.

3. الحصول على البيانات

1. اكتساب مجموعة من 1 السهمي، 1 أفقي و 1 الاكليلية التدرج الصدى (GE) صورة الكشفية (ثلاثي الطيار تسلسل) ومجموعات من الأفقي، الاكليلية والسهمي صور متعددة شريحة (تجريب T ₂ المرجحة السريع اقتناء الاسترخاء محسنة ( نادر) تسلسل SE) لتحديد موقف من الدماغ في المغناطيس (الشكل 4).
2. تقليل الضوضاء من التدرجات من خلال زيادة مرات منحدر ل1،000 ميكرو ثانية.
<لى> إعداد تسلسل الرنين المغناطيسي الوظيفي: نادر T تسلسل ₂ مرجح، فعالة TE: 60 ميللي ثانية، TR: 2،000 ميللي ثانية، عامل نادر: 8، مجال الرؤية: 16 مم، حجم مصفوفة: 64 × 32، التوجه: السهمي، شريحة سمك: 0.75 مم، المشتركة بين شريحة سمك الفجوة: 0.05 مم، 15 شرائح التي تغطي الدماغ كله تقريبا (الشكل 4).
3. حدد البروتوكول السمعي (مؤثرات السمعية وتوقيت تسليم التحفيز) في برنامج العرض. يتكون هذا البروتوكول من سلسلة من الأوامر - لبدء التحفيز السمعي محددة - والتي يتم تنفيذها في العدد مسح محددة. في كل تكرار ضمن تسلسل الرنين المغناطيسي الوظيفي، وبرنامج الماسح الضوئي إرسال الزناد لبرنامج العرض السمعي والذي بدوره يسجل عدد المسح الضوئي وتنفيذ الأمر الموافق.
4. للتأكد من أن برنامج العرض السمعي لا تدع أيا الزناد من الماسح الضوئي، يبدأ بروتوكول السمعي الأول. بمجرد أن يتم تحميل بروتوكول بالكامل، يتم تشغيل تسلسل الرنين المغناطيسي الوظيفي.
5. ويسبق كل تجربة الرنين المغناطيسي الوظيفي من قبل اقتناء 12 صورة وهمية للسماح للإشارة منسوبة إلى الضوضاء الماسح الضوئي للوصول إلى حالة مستقرة قبل بدء التحفيز السمعي.
6. بعد اكتساب صفر ملء البيانات إلى 64 × 64.
7. نلقي نظرة الأولى (الأولية) في النتائج باستخدام أداة وظيفية من Paravision (خيار التحميل / التصوير الوظيفية). حساب الفرق بين استجابة BOLD كل شيء على الكتل والأساس (OFF بنات). هذا التحليل يعطي أول إشارة لنوعية التجربة. إذا وينظر لا التنشيط في المناطق السمعية الأولية في هذه المرحلة، والطيور لم ربما لم تسمع / معالجة المنبهات السمعية بسبب مشاكل فنية مع عرض الحوافز، ومستوى التخدير، الخ وينبغي التحقق من الإعداد والقياس المتكرر.
8. تشغيل 3D تسلسل T2 المرجحة التشريحية نادرة في نفس الاتجاه مثل أشعة الرنين المغناطيسي الوظيفي السابق ومع TE فعالة: 60 ميللي ثانية، TR: 2،000 ميللي ثانية، عامل نادر: 8، FOV: 16 مم، حجم المصفوفة: 256 × 128 × 64.
9. صفر ملء البيانات إلى 256 × 256 × 256.
10. خذ حمار وحشي فينش من السرير التصوير بالرنين المغناطيسي والسماح لها على التعافي من التخدير في قفص تحت مصباح أحمر. عادة، فإن الانتعاش من فينش حمار وحشي بعد التخدير isoflurane ويذهب بسرعة نسبيا (الحد الأقصى 5 دقائق). بعد بضع دقائق فقط، فإن الطيور في محاولة للوقوف وبمجرد استعادة الطيور بشكل كامل، وسوف جثم على فرع بدلا من الجلوس على الجزء السفلي من القفص. مدة التخدير حوالي 2 ساعة للتجربة الحالية. الحد الأقصى للوقت من التخدير isoflurane وتطبيقها على العصافير حمار وحشي في مختبرنا هو 6 ساعة، وبعد ذلك استعاد الطيور أيضا في غضون 5 دقائق.

4. معالجة البيانات

1. تحويل البيانات إلى MR-تحليل أو شكل Nifti.
2. لأنه قد تم تطوير إدارة الأداء الاجتماعي لمعالجة البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي المكتسبة في البشر، وهذا هو لvoxels من حوالي 2 مم. يتم تكييفها إعدادات SPM عديدة لهذا الحجم فوكسل تقريبي. إذا كان أحد لا ثالنمل لتغيير كل هذه الإعدادات، وأبسط طريقة للعمل هي مصطنعة الى زيادة حجم فوكسل من البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي الطيور. ضبط حجم فوكسل في رأس بضرب حجم فوكسل الحقيقي بنسبة 10 باستخدام MRIcro. وتجدر الإشارة إلى، أن مثل هذا التعديل لا يؤثر على البيانات في حد ذاته، لا اختزال أو أي تعديلات أخرى ليتم تطبيق البيانات.

بديل لهذا هو استخدام 'SPMMouse' الذي هو مجموعة أدوات إدارة الأداء الاجتماعي السماح لفتح وتحليل الملفات من أي البعد فوكسل. أداة تسمح ليتم إنشاؤه 'أدمغة زجاج' SPM من أي صورة، وتلقائيا بضبط الإعدادات الافتراضية موازين طول يعتمد على رؤوس من ملفات الصور أو البيانات التي تم إدخالها المستخدم. وبالتالي، يعمل هذا الأدوات في الطريق المعاكس من ما نقترح. بدلا من تغيير حجم فوكسل من الصور لتناسب في إدارة الأداء الاجتماعي، يتم تغيير الإعدادات الافتراضية لإدارة الأداء الاجتماعي لاستخدام الصور بأحجام مختلفة فوكسل.

3. إعادة ترتيب البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي. شارك في تسجيل بيانات 3D التشريحية لرانه سلسلة زمنية الرنين المغناطيسي الوظيفي. تطبيع البيانات 3D (وسلسلة زمنية الرنين المغناطيسي الوظيفي المشترك المسجل) إلى حمار وحشي فينش الدماغ بالرنين المغناطيسي أطلس. تطبيق مصفوفة التحول إلى مجموعة البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي. يمكن لجميع القيام بذلك باستخدام رسم الخرائط حدودي الإحصائية (SPM) 8 البرمجيات.
4. تمهيد البيانات مع 0.5 ملم عرض جاوس نواة باستخدام SPM8.
5. إجراء تحليلات إحصائية المستندة إلى فوكسل باستخدام SPM8. نموذج البيانات على شكل مربع السيارة (أي وظيفة استجابة الدورة الدموية). تقدير معالم النموذج مع الكلاسيكية المقيدة القصوى خوارزمية أرجحية. حساب تأثير متوسط ​​كل التحفيز السمعي في كل موضوع (تحليل الأثر الثابت) ثم حساب الاحصائيات كما تمنى للتحليلات مجموعة (التحاليل مختلط المفعول).
6. مشروع خريطة حدودي الإحصائية على حمار وحشي فينش أطلس (الشكل 5) ⁹ في SPM8 في توطين الوظائف التنشيط (الشكل 6).

نحن هنا قدم بصريا تسلسل الأمثل من الإجراءات للتصوير الناجح من ركائز العصبية للمؤثرات السمعية في الدماغ فينش حمار وحشي. أولا، الإجراء الموضح لإعداد السمعية المحفزات النتائج في المحفزات التي يمكن إدراجها إلى ON / OFF نموذج كتلة (الشكل 2)، وأنه تم تطبيع للقضاء على الاختلافات المحتملة في مستوى ضغط الصوت التي يمكن أن تستثير استجابة الفرق في الدماغ . بعد إعداد زيبرا فينش للتصوير بالرنين المغناطيسي مسح وتحديد المواقع هو داخل تجويف من المغناطيس (الشكل 1)، ويمكن الحصول عليها الرنين المغناطيسي الوظيفي. بالإضافة إلى ذلك، يتم أخذ صورة 3D عالية الدقة من أجل تطبيع البيانات إلى حمار وحشي فينش أطلس ^9. وأخيرا، وتحليل ما قبل المعالجة والإحصائي للبيانات يسمح التصور من النتائج التي تم الحصول عليها (الشكل 6).

69/4369fig1.jpg "بديل =" الشكل 1 "FO: محتوى العرض =" 4.5in "FO: SRC =" / files/ftp_upload/4369/4369fig1highres.jpg "/>
الشكل 1. الطيفية من الضوضاء البيضاء سجلت من أجل إنشاء نطاقات التردد التي تتعزز / قمعت داخل المغناطيس تحمل. A. الضوضاء البيضاء خارج المغناطيس تحمل. B. الضوضاء البيضاء سجلت في موقع رأس الطائر داخل المغناطيس تحمل. C. الأبيض الضوضاء بعد تطبيق وظيفة التعادل لتصحيح لتعزيز / قمعت نطاقات التردد.

الشكل 2. نظرة عامة على ON / OFF نموذج كتلة في التي تناوبت فترات التحفيز السمعي مع فترات الراحة. كل كتلة (التحفيز / بقية) يدوم 16 ثانية خلالها يتم الحصول على الصور 2. تتكون محفزات مختلفة من الزخارف ممثل أصوات العصافير أو أنواع أخرى من الصوتاعتمادا على التجربة. يتم متصلا هذه الزخارف ومعشق مع فترات الصمت ويتم ضبط مدة فترات الصمت للحفاظ على المبلغ الإجمالي للصوت والصمت متطابقة على كل المحفزات.

الشكل (3). . الإعداد لالرنين المغناطيسي الوظيفي السمعية في الطيور المغردة الصغيرة A. السرير الحيوان أقحم: نظرة عامة التخطيطي المفصل لتحديد المواقع من الطيور في السرير الحيوان من الماسح الضوئي: B. فائف الرأس RF، C. قناع منقار مع D. توريد الغاز مخدر، E. سماعات الرأس غير المغناطيسية، F. الهوائية وسادة استشعار لرصد معدل التنفس، G. مذرقي التحقيق في درجة الحرارة، H. ردود الفعل نظام سخان للرقابة للحفاظ على الجسمدرجة حرارة مستقرة الطيور أثناء عملية القياس. انقر هنا لعرض أكبر شخصية .

الشكل 4. هندسة شريحة للتصوير الرنين المغناطيسي الوظيفي كامل الدماغ. تكوين لقطات من محرر هندسة البرمجيات في ParaVision. وتستخدم المكتسبة سابقا المحوري، السهمي والإكليلي الصور تجريب نادرة لتحديد اتجاه شريحة لفحص الرنين المغناطيسي الوظيفي.

الشكل 5. مشاهدة الوحشي للتمثيل 3D من نصف الكرة المخية الأيسر مع الهياكل المرسومة من حمار وحشي فينش أطلس ^9، المتوقعة على شريحة في منتصف السهمي. ويرد رمز اللون من نوى يرسم على اليمين. هذه delineatهياكل إد هي جزء من مسار السيارات الصوتية: HVC، نواة المتين arcopallii (RA)، nXII بارس tracheosyringealis (nXIIts)؛ مسار الدماغ الأمامي الأمامي: نواة الوحشية الكبيرة الخلايا الجزء الوحشي (LMAN)، المنطقة X (X)، والنظام السمعي: مجال L، نواة ovoidalis (OV)، نواة الدماغ المتوسط ​​الوحشي الجزء الظهراني (MLD)، ونظام حاسة الشم: البصلة الشمية (OB)، والنظام البصري: نواة entopalliallis (E)، السقف البصرية لل(تيو).

الشكل (6). مثال على استجابة BOLD الرنين المغناطيسي الوظيفي في المنطقة السمعية الأولية، L الميدانية، والمناطق المتاخمة السمعية الثانوية التي حركها التحفيز السمعي مختلفة بالمقارنة مع حالة الراحة. تتكون الصور من الخرائط الإحصائية المعلمية فرضه على صور تشريحية عالية الدقة من الدماغ فينش حمار وحشي أطلس ^9. T-القيم لونا مميزا وفقا لليتم عرض مقياس عرض في الشكل وvoxels الوحيد الذي تم العثور على اختبار t أن تكون معنوية (P <0.001).

في هذا التقرير، وصفنا بروتوكول الأمثل لتوصيف مفصل في الجسم الحي من ركائز العصبية من التحفيز السمعي في العصافير حمار وحشي مخدرة.

وتمشيا مع بروتوكول المعروضة، فإن غالبية الدراسات نشاط المخ وظيفية في الحيوانات باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي BOLD، تخدير الحيوانات أثناء عملية الاستحواذ. الحيوانات تدريبية لتعويدهم على البيئة مغناطيس والضجيج الماسح الضوئي أثناء فترات الدراسة هو ممكن بل تستغرق وقتا طويلا وتحديا، وبالتالي نادرا ما استخدمت أيضا.

بالرغم من أن المخدر يقلل من آثار الإجهاد الناجم عن الاستجابات الفسيولوجية من الفائدة ويسهل التعامل مع الحيوانات، وتأثيرها على كل من الاستجابة العصبية وعلى نقل وظيفة بين النشاط العصبي والاستجابة BOLD قياسها في الرنين المغناطيسي الوظيفي هو موضوع البحوث الجارية والهامة . ولذلك، فإن آثار التخدير على الاستجابة BOLD خلال AUDوقد تم التحقيق التحفيز itory في العصافير حمار وحشي في المختبر لدينا ^2. وفقا لذلك، ثلاث مواد التخدير المستخدمة على نطاق واسع في حمار وحشي العصافير - medetomodine، وisoflurane ويوريثان - تعمل على أنظمة مختلفة العصبي، وتمت دراسة. أشارت النتائج إلى أن التحفيز السمعي أدى إلى ردود BOLD واضحة مع جميع العقاقير المخدرة ثلاثة، ولكن حدث أن اختلافات طفيفة بين الكواشف ثلاثة فيما يتعلق على سبيل المثال تمديد مجال التنشيط. وبناء على نتائج هذه الدراسة وعلى حقيقة أن isoflurane وهي مخدر الأكثر شيوعا في التطبيقات السريرية لأنه يحتوي على ميزة كبيرة من وجود انتعاش سريع نسبيا وآثار جانبية طفيفة، وبالتالي لديها أعلى احتمال للاستخدام في الدراسات الطولية، وأصبح isoflurane و المخدر المفضل للحمار وحشي فينش الرنين المغناطيسي الوظيفي في مختبرنا.

في هذا البروتوكول ونحن نستخدم تدور الصدى (SE) الرنين المغناطيسي الوظيفي بدلا من التدرج الصدى (GE) الرنين المغناطيسي الوظيفي أكثر تقليدية. مقارنة مع GE الرنين المغناطيسي الوظيفي، SE الرنين المغناطيسي الوظيفي لديهاميزة كبيرة لتوفير إشارة إلى الدماغ كله لعدم وجود إشارة التسرب في الصور. ميزة أخرى لSE BOLD الرنين المغناطيسي الوظيفي هو خصوصيته أفضل المكانية ^10،11. في الواقع، في مجال مغناطيسي عال، يتم تقليل عنصر داخل الأوعية الدموية للإشارة BOLD SE (بسبب TE طويلة) ويتم قمع المكون من خارج الأوعية السفن الكبيرة (من قبل 180 درجة نبض إعادة تركيز من التصوير بالرنين المغناطيسي تسلسل SE). وهكذا سيطر على إشارة BOLD SE بواسطة إشارة خارج الأوعية الدقيقة النابعة من السفن الصغيرة ^12-14. القيد الرئيسي للSE الرنين المغناطيسي الوظيفي هو حساسيتها ضعيفة نسبيا، مما يتطلب تسلسل الأمثل ونماذج التحفيز الأمثل. التباين إلى نسبة الضوضاء (CNR) يزيد مع شدة المجال ^15. الشركة المصرية للاتصالات طويلة يزيد أيضا من لجنة المصالحة الوطنية، ولكن ينال من نسبة الإشارة إلى الضوضاء ^12،13،15. الشركة المصرية للاتصالات الأمثل عادة يناظر الوقت تساوي أو أطول من قيمة T ₂ من الأنسجة. لقد أظهرنا أنه، في 7T،قيمة TE من 60 ميللي ثانية يوفر CNR ونسبة الإشارة إلى الضوضاء كافية للكشف عن فروق ذات دلالة إحصائية في استجابات BOLD نجمت عن محفزات مختلفة (بوارييه، 2010).

مقارنة مع GE T2 * المرجحة النقيض من ذلك، SE النقيض T2 المرجحة يتطلب TR طويلة (1،500-2،000 ميللي ثانية في 7T). لتكون قادرة على صورة شرائح 15، استخدمنا TR من 2،000 ميللي ثانية. للحفاظ على اكتساب الوقت عند حد معقول، SE متواليات التصوير بالرنين المغناطيسي بحاجة إلى التسريع. وعادة ما يتحقق هذا باستخدام الصدى مستو التصوير (EPI) مخطط أخذ العينات ^10،16-19. ومع ذلك، برنامج التحصين الموسع يدفع تشوهات الصورة التي تزيد مع حجم الحقل المغناطيسي للأرض، ويلوث إشارة BOLD مع T2 * الآثار (صنع إشارة أقوى ولكن أقل تحديدا). كما تنتج برنامج التحصين الموسع والضجيج مكثفة جدا، مما يجعلها أقل أهمية لاستخدامها في التحقيق في التحفيز السمعي. وبالتالي استخدمنا تسلسل نادرة مع حجم مصفوفة 64 × 32، مما أدى إلى اكتساب الوقت من 8 ثانية. هذا resolut الزمانيأيون لا يزال متوافق مع استجابة BOLD تباطؤ الناجم عن كتلة التصاميم، ولكن بطيئة جدا لأخذ عينات بدقة مدار الساعة من استجابة BOLD أو إلى استخدام تصاميم ذات الصلة بالحدث. مع هذا التسلسل، ونحن بالتالي الحصول على نقية T2 المرجحة SE إشارة، الذي يتميز بخصوصية مكانية جيدة جدا، وحساسية عالية بما فيه الكفاية للكشف عن الاستجابات BOLD التفاضلية والقرار الزماني متوافق مع استخدام نموذج التحفيز ^20،21.

مزايا وقيود استخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي في الطيور المغردة

خلال العقود الماضية، فقد أصبح الرنين المغناطيسي الوظيفي واحدة من تقنيات تصوير الأعصاب الأكثر شعبية في السريرية علم الأعصاب الإدراكي لدراسة نشاط الدماغ أثناء مختلف المهام التي تتراوح من بسيطة الحسية والحركية للمهام الإدراكية للغاية. في مجال البحوث قبل السريرية، هو، ومع ذلك، لا تزال تستخدم بالكاد فقط هذا الأسلوب. الانتهاء من ندرة التجارب الرنين المغناطيسي الوظيفي في الحيوانات الصغيرة والطيور المغردة وخاصة حتى الآن ربماتتعلق بحقيقة أن التخدير أو التخدير مطلوب لتحقيق الشلل الكامل من الموضوعات (انظر المناقشة أعلاه). وبالتالي، يعتبر هذا العيب الرئيسي من هذه التقنية ويقيد نوع من الأسئلة التي يمكن معالجتها. ومع ذلك، على الرغم من الرنين المغناطيسي الوظيفي يتطلب التخدير وإشارة BOLD يعكس أساسا امكانات الحقل المحلية، وبالتالي يختلف عن إمكانات العمل في قياس الكهربية وفوري الجينات في وقت مبكر (IEG) دراسات (على سبيل المثال ^22)، وقد أكد الرنين المغناطيسي الوظيفي BOLD العديد من النتائج التي تم الحصول عليها بواسطة هذه التقنيات.

حتى الآن، التقنيات الأكثر شعبية في الطائر المغرد علم الأعصاب لا تزال التعبير التي تعتمد على النشاط التسجيلات IEG والكهربية من نشاط واحد أو متعددة الوحدات. تستفيد هذه التقنيات من قرار مكانية عالية جدا (5-30 ميكرون؛ المستوى الخلوي). ومع ذلك، فهي الغازية للغاية أو حتى مميتة. بالإضافة إلى ذلك، وتقنيات الكهربية تقتصر من قبل عدد من الصغرىالكاتيونات التي يمكن أن تكون العينة في تجربة واحدة، وبالتالي تتطلب فرضيات مسبقة حول توطين الركيزة العصبية المعنية في عملية التحقيق. في المقابل، الرنين المغناطيسي الوظيفي BOLD يسمح نهج كامل الدماغ - مع قرار المكانية من 250 ميكرون - وبالتالي يمكن استخدامها لإجراء التجارب خالية من الافتراض. وأخيرا والأهم من ذلك، غير الغازية التصوير بالرنين المغناطيسي تمكن التدابير الطولية المتكررة على نفس المواضيع، والذي يفتح طائفة واسعة من الإمكانيات الجديدة.

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

وأيد هذا البحث من المنح المقدمة من مؤسسة أبحاث - فلاندرز (FWO، مشروع العدد G.0420.02 وG.0443.11N)، ومؤسسة هرقل (منحة العدد AUHA0012)، تطبيقات بحوث منسقة (التمويل غوا) من جامعة أنتويرب، و برعاية جزئيا من قبل المفوضية الأوروبية - مشروع FP6 ديمي، LSHB-CT-2005-512146 وEC - FP6 مشروع EMIL LSHC-CT-2004-503569 إلى A.VdL. G.DG وCP هي زملاء ما بعد الدكتوراه من مؤسسة البحوث - فلاندرز (FWO).