14 marzo 2011

Escáner PET miniatura para estudio simultáneo de la conducta y la función cerebral en animales

ScienceDaily (14 de marzo 2011) - Científicos de los EE.UU. Departamento de DOE) Energía (Laboratorio Nacional de Brookhaven, Universidad de Stony Brook, y sus colaboradores han demostrado la eficacia de un "portátil", escáner PET portátiles que han desarrollado para las ratas. El dispositivo dará neurocientíficos una nueva herramienta para estudiar simultáneamente la función cerebral y el comportamiento en completamente despierto, los animales en movimiento.

Los investigadores describen los estudios y la validación de herramientas en el 04 2011 cuestión de métodos de la naturaleza .
"La tomografía por emisión de positrones (PET) es una poderosa herramienta para el estudio de los procesos moleculares que ocurren en el cerebro," dijo Paul Vaska, jefe de la física de PET en el Brookhaven con un nombramiento conjunto en Stony Brook, quien dirigió el desarrollo del escáner portátil junto Brookhaven con colegas Schlyer David y Woody Craig. estudios de PET en los animales en Brookhaven y otros países han ayudado a descubrir las bases moleculares de enfermedades como la adicción a las drogas.
Pero el estudio de animales con PET ha requerido anestesia general u otros métodos para inmovilizar a los animales. "Inmovilización y anestesia hacen que sea imposible estudiar simultáneamente la neuroquímica y la conducta de los animales - la acción que derive de lo que sucede en el cerebro", dijo Schlyer. "Nuestro enfoque era el de eliminar la necesidad de limitar el desarrollo de un escáner de PET que se mueven con el animal, abriendo así la posibilidad de correlacionar directamente los datos de imagen con los datos de comportamiento adquiridos al mismo tiempo."
Después de varios años de desarrollo, los científicos han llegado a un diseño para una miniatura, un escáner portátil, el PET en forma de anillo que puede ser "usado" como un collar en la cabeza de una rata para el estudio simultáneo de la función cerebral y el comportamiento. Un peso de sólo 250 gramos, el dispositivo - denominado RatCAP, por Rata Consciente animal de compañía - se ve contrarrestada por un sistema de muelles y estabilizadores de movimiento para permitir la libertad de movimiento de los animales importantes. Las mediciones de las hormonas del estrés de las ratas indican un aumento de sólo moderada y temporal.
"Las ratas usando el dispositivo parece adaptarse bien y se mueven libremente sobre su medio ambiente", dijo Woody.
Para validar el uso del escáner portátil para el estudio simultáneo de la función cerebral y el comportamiento, los científicos realizaron pruebas con 11C-racloprida, uno de uso común radiotrazador PET, que incorpora un isótopo radiactivo, emisor de positrones del elemento carbono. Cuando los positrones interaccionan con los electrones en la materia ordinaria, que de inmediato aniquilar uno al otro, que emite rayos gamma de back-to-back ". Detectores en el escáner PET circular captar las señales de estos rayos gamma back-to-back "para identificar la ubicación y la concentración del trazador en el cuerpo.
El marcador se une 11C-racloprida a los receptores de la dopamina, un químico del cerebro implicadas en el movimiento, la recompensa, y la formación de la memoria. Una señal más alta del indicador significa que la dopamina es menos natural en esa región particular del cerebro, una señal de baja indica que esa parte específica del cerebro ha publicado la dopamina (que se une a sus receptores, bloqueando así el marcador de la unión).
La prueba principal fue para ver si el escáner portátil puede ser utilizado para correlacionar los niveles de dopamina en el comportamiento - en este caso, la actividad de las ratas "(es decir, el movimiento) dentro de sus cámaras. Sorprendentemente, el nivel de actividad estaba inversamente relacionada con los niveles de dopamina - es decir, el más activo de los animales fueron, cuanto menor sea el nivel de dopamina (como se indica por una señal de marcador más fuerte).
"Este es tal vez un resultado contrario a la intuición ya la activación conductual se asocia típicamente con un aumento en la liberación de dopamina", dijo Daniel Schultz, un neurocientífico del comportamiento de Brookhaven y autor principal del artículo. "Así que nuestro método proporciona datos que puedan cuestionar los paradigmas tradicionales y, finalmente, mejorar nuestra comprensión del sistema de la dopamina".
"Pero independientemente de la dirección, los resultados demuestran claramente que RatCAP puede correlacionar las mediciones de la función cerebral con medidas conductuales de una manera útil", dijo.
Los científicos también presentar los resultados comparando las ratas RatCAP resistente moverse libremente acerca de sus jaulas con animales que habían sido anestesiados, así como la comparación de dos métodos de administrar el trazador - inyectar todo de una vez y en una infusión constante para mantener una concentración constante en la sangre.
"Estas medidas nos ayudarán a perfeccionar la técnica y la ayuda en nuestra evaluación de los resultados obtenidos con RatCAP en comparación con otras técnicas de estudio", dijo Schulz.
el paso de los investigadores siguiente será utilizar RatCAP a explorar las diferentes expresiones de comportamiento que se puede correlacionar con los datos de PET adquisición simultánea.
La investigación fue financiada por la Oficina de Ciencia del DOE. Desarrollo de RatCAP fue un esfuerzo conjunto entre el médico de Brookhaven, Química y los Departamentos de Física, División de Instrumentación y el Departamento de Ingeniería Biomédica en la Universidad Stony Brook. Los co-autores en el papel son: Daniel Schulz (Brookhaven), Sudeepti Southekal (Hospital Brigham & Women, en Boston), Sachin S. Junnarkar (Brookhaven), Jean-François Pratte (Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Canadá), L. Martin Purschke (Brookhaven), Paul O'Connor (Brookhaven), Sean P. Stoll (Brookhaven), Bosky Ravindranath (Stony Brook), Sri Harsha Maramraju (Stony Brook), Srilalan Krishnamoorthy (Stony Brook), Fritz A. Henn (Brookhaven y Cold Spring Harbor Laboratory), Craig L. Woody (Brookhaven), y David J. y Schlyer Vaska Pablo (Brookhaven y Stony Brook).

Story Source:
The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by DOE/Brookhaven National Laboratory.

Journal Reference:
  1. Daniela Schulz, Sudeepti Southekal, Sachin S Junnarkar, Jean-François Pratte, Martin L Purschke, Sean P Stoll, Bosky Ravindranath, Sri Harsha Maramraju, Srilalan Krishnamoorthy, Fritz A Henn, Paul O'Connor, Craig L Woody, David J Schlyer, Paul Vaska. Simultaneous assessment of rodent behavior and neurochemistry using a miniature positron emission tomograph. Nature Methods, 2011; DOI: 10.1038/nmeth.1582

No hay comentarios.: