Dissertação

{en_GB=Investigation of the mouse visual pathway via high-field functional MRI: Validation and optimization of a novel anaesthetic protocol and development of a visual stimulation setup for functional studies} {} EVALUATED

{pt=O sistema visual é altamente complexo e distribuído por todo o cérebro. Muitos métodos, como registos eletrofisiológicos e EEG, forneceram uma visão vasta sobre os fundamentos deste sistema; no entanto, capturar toda a sua distribuição em roedores – em particular nos modelos versáteis de ratinho em relação à transgénese e optogenética – representaria um grande avanço. A ressonância magnética funcional (fMRI) pode investigar de forma não invasiva os fundamentos deste sistema; contudo, a maioria dos estudos em ratinhos até hoje baseou-se na apresentação de estímulos de luz tremeluzente simples. Além disso, as abordagens atuais de anestesia para evitar o movimento animal são ineficazes em algumas estirpes de ratinho e incompatíveis com longos tempos de aquisição necessários para a execução de estímulos mais complexos. Aqui, apresentamos o desenvolvimento de um sistema de estimulação visual capaz de fornecer estímulos policromáticos com diversas formas através de uma matriz 96x64 no scanner. Ainda desenvolvemos um protocolo anestésico baseado em etomidato subcutâneo – um sedativo que permite uma anestesia mais estável preservando o contraste BOLD – e testámo-lo pela primeira vez em fMRI de roedores através de três experiências complementares. Foram registadas respostas significativas ao longo do sistema visual após estimulação binocular e demonstrada uma clara dependência da frequência e intensidade das luzes intermitentes. A aptidão desta anestesia para futuros estudos funcionais foi confirmada, e testes de bancada sugeriram que doses menores podem ser utilizadas no futuro, providenciando maior estabilidade e flexibilidade experimental. Todos estes facilitam o estudo de estímulos visuais complexos em BOLD fMRI., en=The visual system is highly complex and distributed throughout the brain. Many methods, such as electrophysiological recordings and EEG, have provided immense insight into the visual pathway’s underpinnings; however, capturing the entire distributed pathway in rodents – and in particular in the versatile mouse models vis-à-vis transgenesis and optogenetics – would represent a major step forward. Functional MRI (fMRI) can non-invasively investigate the underpinnings of the visual system, but most studies in mice to date relied on presentation of simple flickering stimuli. Moreover, current anaesthesia approaches aimed at avoiding animal motion are ineffective in some strains of mice and incompatible with long scanning times required for delivery of more complex stimuli. Here, we present the development of a visual stimulation system capable of delivering diversely shaped polychromatic stimuli through a 96x64 matrix in the scanner. We further developed a novel anaesthetic protocol based on subcutaneous infusion of etomidate – a sedative allowing much more stable anaesthesia while preserving Blood-Oxygenation-Level-Dependent (BOLD) contrasts – and tested it for the first time in rodent fMRI through three complementary experiments. Significant BOLD responses were recorded along the visual pathway following binocular stimulation. A clear dependence on the frequency and intensity of flashing lights was demonstrated. The suitability of this anaesthetics for future functional studies has been confirmed, and bench tests suggested that significantly smaller doses can be used in the future, thereby providing further experimental stability and flexibility. All these facilitate the study of complex visual stimuli with BOLD fMRI.}
{pt=fMRI, Estimulação visual, Etomidato, Modelo de ratinho, en=fMRI, Visual stimulation, Etomidate, Mouse model}

Dezembro 5, 2017, 12:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Noam Shemesh

Fundação Champalimaud

Doutor

ORIENTADOR

Patrícia Margarida Piedade Figueiredo

Departamento de Bioengenharia (DBE)

Professor Auxiliar