وأيد هذا العمل عن طريق منح لLAP (PI) : معاهد الصحة الوطنية R21 HD50558 ، منحت 2005-07 ؛ الوطني معاهد الصحة HD045822 R01 ، منحت 2004-09 ؛ دانا مؤسسة غرانت ، منحت 2004-06 ؛ المؤسسة الكندية للابتكار (&quot;CFI&quot; منحة) ، منح منح صندوق المنح للبحوث أونتاريو ، 2008-2012 ؛ 2008-2012.

الجزء 1 : قبل المشاركين قادمة إلى المختبر <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن الغرفة خالية من المواد الغريبة التي قد تكون تشتيت للمشارك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انشاء وتحميل بروتوكول تجريبي على نظام fNIRS ETG - 4000 هيتاشي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انشاء النموذج الخاص التجريبية. يمكن برمجتها نماذج تجريبية مع برامج العرض المختلفة ، بما في ذلك ، Eprime Psyscope ، وعرض الأدوات أو مطلب أساس علم النفس. هنا نستخدم الأدوات مطلب أساس علم النفس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التوقيت هو المفتاح لتحليل البيانات ، وبالتالي يجب أن يكون النموذج التجريبي الوقت المناسب تماما مع جمع البيانات. وهيتاشي fNIRS ETG - 4000 وقد اثار القدرات ، والسماح للنموذج تجريبي لتحريك عملية جمع البيانات أو العكس بالعكس. اختبار اثار برنامج العرض التقديمي من شركة هيتاشي fNIRS ETG - 4000. ويمكن القيام به اثار موازية ، المسلسلات ، أو منافذ USB. نحن هنا تظهر اثار عبر المنفذ المتوازي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل البدء في دراسة fNIRS من المهم إجراء فحص المشاركين في الخلفية. في المختبر Petitto ، نجري فحص الخلفية عن طريق الحصول على والديهم أو المشاركين ملء استبيانات الدراسة المناسبة الموحدة 29. </li></ol> وصول المشاركين <ol start="6" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من المهم أن تجري الدورة ولعلاج المشاركين بطريقة مهنية. يجب على المشترك أو الآباء المشاركين / أولياء الأمر بالتوقيع على استمارة الموافقة قبل بدء التجربة. فمن الأهمية بمكان أن أشكر المشاركين على وقتهم في هذه التجارب الهامة والمثيرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يجلس المشارك قريبة بشكل مريح إلى غرفة الاختبار fNIRS. قد يكون جالسا مشاركا الرضع في اللفة أحد الوالدين. </li></ol> الجزء 2 : وضع Optodes وباستخدام هذا النظام 10-20 مكون آخر من أسلوب تحليل البيانات التي تمكن يتفق التفسير هو توحيد بروتوكول تسجيل fNIRS. يستتبع هذا التنسيب optode ، وتحديد المواقع المشاركين ، واثار من برنامج العرض التحفيز. وتتحقق كل دقيقة العصبية التشريحية موضع تحقيقات وتأكيدا لاهتمام مناطق (رويس) باستخدام نظام 20/10 3،4،30. كذلك ، تم تأكيد توطين المجسم للصفيف دقق في الجمجمة المشارك التي تتراكب 3D تتبع المعلومات من نظام بزليموس تراك السريع على تفحص شارك في تسجيل الرنين المغناطيسي للمشارك التشريحية التي أجريت مع كبسولات فيتامين (ه) وضعت في كل مكان التحقيق 3،4. الأمثل لتحديد المواقع عدد المشتركين المشاركين في وضع مريح في كرسي مستلق ، مع الألياف البصرية شنقا فضفاضة من دون اتصال مع هيئة أو كرسي. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم أخذ القياسات التالية مع رئيس شريط قياس ويكتب على ورقة بيانات المشاركين : <ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Nasion إلى حوالي Inion </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Nasion إلى أكثر من رأس Inions </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الأذن إلى الأذن أكثر من أعلى </li></ul></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويمكن استخدام الشريط الجراحية للاحتفال مواقع مستهدفة محددة. في هذه التجربة سوف نحتفل FP ، T3/T4 ، F8/F7 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم وضع مصفوفات Optode على رأس المشاركين مع optodes محددة الراسية في 10-20 نقطة حسب توجيهات لأغراض التجربة. </li></ol> الجزء 4 : اختبار صفيف Optode <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مدخل إلى واجهة المستخدم الرسومية هيتاشي ETG - 4000 واختبار التحقيق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختبار الإشارات : توضع على فروة الرأس مرة واحدة optodes المشاركين ، يتم اختبار جودة الإشارة. إذا كان لا يملك optode إشارة واضحة ، والباحثين إزالة الشعر بلطف من اتصال من optode وفروة الرأس. في بعض الأحيان قد تحتاج إلى optodes أن تمحى مع مسحة الكحول. </li></ol> الجزء 5 : تشغيل التجربة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يجب أن لا يقل عن اثنين المجربون يكون دائما حاضرا في القاعة ، واحدة مراقبة هيتاشي fNIRS ETG - 4000 في الوقت الحقيقي وتلا والآخر مراقبة مشارك. وجود كاميرا الفيديو التي تركز على المشاركين ينصح بشدة لمرحلة ما بعد مخصص الملاحظات. ميزة للشركة هيتاشي fNIRS ETG - 4000 هو أن synched الفيديو وإشارة fNIRS وشارك المسجلة. يتم الاحتفاظ سجل يحتوي على كافة المعلومات ذات الصلة والملفات المتولدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> هناك أساليب راسخة لبناء نماذج تجريبية الدورة الدموية ، وهي كتلة التصميم والرسوم والنماذج ذات الصلة بالحدث. للحصول على وصف أكثر اكتمالا الرجاء راجع ورقة الاستعراض الأخير 31. </li></ol> الجزء 6 : تحليل بمجرد أن يتم جمع كل البيانات ، وشكر المشاركين على وقتهم والرغبة في المشاركة ويترك المختبر. كما لم يتم التحليل على هيتاشي fNIRS ETG - 4000 ، وبدلا من ذلك ، ويتم تصدير البيانات إلى جهاز كمبيوتر التحليل. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التحويل من μV لتركيزات الهيموغلوبين. كما يتم جمع قيم توهين الخام في توهين قوة الليزر (مقاسا في μV) ، يجب تحويل هذه القيم إلى valu الهيموجلوبين المؤكسج وامؤكسجوفاق. يتم ذلك باستخدام تعديل بئر لامبرت المعادلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويجري تطبيق لامبرت بير تعديل في خطوتين. في ظل افتراض أن تشتت هو ثابت على طول الطريق ، لأول مرة التوهين لكل طول موجي ويتم احتساب (ΔA λ (ر)) وذلك بمقارنة كثافة بصرية من شدة الضوء أثناء المهمة (مهمة لي) لحساب خط الأساس للإشارة ( أنا المرجعية). قيم ΔA لكل طول موجي وأخذ عينات نقطة زمنية (ر) ليحل تعديل بئر لامبرت المعادلة. <table border="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> المعادلة 1 <img style="float:left;" src="/files/ftp_upload/1268/eq1.jpg" alt="المعادلة 1" /></td><td> المعادلة 2 <img style="float:left;" src="/files/ftp_upload/1268/eq2.jpg" alt="المعادلة 2" /></td></tr></tbody></table></li></ol> λ ∈ ديوكسي 1 ، 1 λ ∈ الأكسجين ، 2 λ ∈ ديوكسي و2 λ ∈ أوكسي هي ثوابت للمعاملات الانقراض التي تقيس نسبة ضئيلة من ضوء خسر أمام استيعاب المسافة في تركيز الوحدة في الأنسجة. وديوكسي C والقيم الناتجة C أوكسي هي تركيز الهيموغلوبين امؤكسج والاوكسيجين لكل طن. الجزء 7 : النتائج الممثل نتائج الدورة الدموية استجابة نموذجية في عدة خصائص مميزة. في الاستجابة أوكسي هيموغلوبين ، هناك تراجع لأول مرة مميزة. يحدث هذا الانخفاض في شكل منطقة ينشط الخلايا العصبية ويستنفد الأكسجين المتاحة. كما يزيد من تدفق الدم المحمل بالأوكسجين الهيموغلوبين ، واستجابة أوكسي هيموغلوبين يرتفع بسرعة أعلى من مستويات خط الأساس الأولي إلى مستوى حالة مستقرة. عندما لم يعد في المنطقة التي يجري تفعيلها ، ويضمحل استجابة أوكسي هيموغلوبين خلال 12-15 ثانية المقبل ويسقط ببطء الى مستويات خط الأساس. هناك في بعض الأحيان قد الرمية التي تحدث قبل الدورة الدموية استجابة العودة إلى مستويات خط الأساس الأولي. النتائج السيئة عادة ما تكون في شكل صحيح optodes لا يجلس على فروة الرأس أو الحركة المفرطة. هذه الأنواع من الضجيج -- دعا &quot;Flatling&#39; -- واضحة في إشارة إلى القيم microvolt تشبع وعدد من قنوات مختلفة ، ونقل كل من الأكسجين والاستجابة ديوكسي بطريقة منسقة. مظاهرة : المصافحة والألياف البصرية. التحليلات الإحصائية : ويمكن بعد ذلك استخلاص الأوكسجين والهيموغلوبين ديوكسي قيم لكل قناة ، ولكل المشاركين ولكل مهمة سيقدم إلى التحليل الإحصائي التقليدي ، بما في ذلك اختبارات - T ، ANOVAs والعلاقات المتبادلة الخ

<ol>
	<li>Quaresima, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J. Biomed. Opt. 10, 11012-11012 (2005).</li><li>Watanabe, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neurosci. Lett. 256, 49-52 (1998).</li><li>Kovelman, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NeuroImage. 39, 1457-1471 (2008).</li><li>Kovelman, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Brain and Language. , (2008).</li><li>Bortfeld, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Developmental Neuropsychology. 34, 52-65 (2009).</li><li>Petitto, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Cambridge Companion to Chomsky. , (2005).</li><li>Berens, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (2009).</li><li>White, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (2008).</li><li>Dubins, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (2009).</li><li>Dubins, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Society for Research in Child Development. , (2009).</li><li>Dubins, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NeuroImage. , (2009).</li><li>Ehlis, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J. Biol. Psychol. 69, 315-331 (2005).</li><li>Petitto, L. A., Fischer, K., Battro, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Educated Brain. , (2008).</li><li>Pena, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Proc Natl. Acad. Sci. U. S. A.. 100, 11702-11705 (2003).</li><li>Baird, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NeuroImage. 16, 1120-1125 (2002).</li><li>Taga, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Proc. Nat.l Acad. Sci. U. S. A. 100, 10722-10727 (2003).</li><li>Wilcox, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Dev. Science. 11, 361-370 (2008).</li><li>Otsuka, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NeuroImage. 34, 399-406 (2007).</li><li>Watanabe, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NeuroImage. 43, 346-357 (2008).</li><li>Kameyama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NeuroImage. 29, 172-184 (2006).</li><li>Arai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Brain. Cogn.. 61, 189-194 (2006).</li><li>Grignon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cognitive and Behavioral Neurology. 21, 41-45 (2008).</li><li>Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neuroimage. 23, S275-S288 (2004).</li><li>Aslin, R. N., Mehler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J. of Biomed. Opt.. , 1-3 (2005).</li><li>Plichta, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NeuroImage. 35, 625-634 (2007).</li><li>Schroeter, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NeuroImage. 21, 283-290 (2004).</li><li>Jobsis, F. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Science. 198, 1264-1267 (1977).</li><li>Villringer, A., Chance, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Trends Neurosci. 20, 435-442 (1997).</li><li>Kovelman, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bilingualism: Language &#38; Cognition. 11, 203-223 (2008).</li><li>Jasper, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 10, 370-371 (1958).</li><li>Amaro, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Brain Cogn. 60, 220-232 (2006).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

في هذه الدراسة ، وأثبتنا في استخدام الرواية والتكنولوجيا fNIRS غير الغازية تصوير الدماغ للتحقيق في وظائف المخ البشري فيما يتعلق الإدراك البشري والادراك. تصوير الدماغ قد fNIRS يمثلون مستقبل تصوير الدماغ غير الغازية ، ولا سيما مع السكان الرضع والأطفال ، والتي قد يكون يوم و...

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>ETG-4000</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Hitachi</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Matlab</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>The Mathworks</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Psychology toolbox</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

exploring cognitive functions in babies, children &amp; adults with near infrared spectroscopy

انفجار بالقرب من الأشعة تحت الحمراء دراسات الفنية (fNIRS) الطيفي التحقيق تفعيل القشرية في ما يتعلق العمليات المعرفية العليا ، مثل اللغة 1،2،3،4،5،6،7،8،9،10 والذاكرة 11 ، والاهتمام 12 يجري حاليا في جميع أنحاء العالم بالبالغين والأطفال والرضع 3،4،13،14،15،16،17،18،19 مع الإدراك وغير نمطية نموذجية 20،21،22. التحدي المعاصر لاستخدام fNIRS لعلم الأعصاب الإدراكي هو تحقيق تحليلات منهجية لمثل هذه البيانات بأنها التأويل 23،24،25،26 عالميا ، وبالتالي قد تقدم أسئلة علمية هامة حول التنظيم الوظيفي ونظم العصبية الكامنة وراء ارتفاع الإدراك البشري. تقنيات تصوير الأعصاب الموجودة إما أقل قوة القرار الزماني أو المكاني. الحدث ذات الإمكانيات وتصوير الدماغ المغناطيسي (ERP وMEG) والقرار الزماني ممتازة ، في حين بوزيترون الانبعاثات الرسم السطحي والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي وPET) وقرار أفضل المكاني. يمتص تفضيلي استخدام المنظمات غير المؤينة موجات الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (700-1000 نانومتر) ، حيث يتم امتصاصه بشكل تفضيلي أوكسي هيموغلوبين بواسطة 680 نانومتر ، والتي ديوكسي الهيموغلوبين - 830 نانومتر (على سبيل المثال ، في الواقع ، موجات كبيرة ماثلة في وهيتاشي fNIRS ETG - 400 نظام يتضح هنا) ، مناسب تماما fNIRS للدراسات العليا الإدراك لأنه قرار جيد على حد سواء الزماني (~ 5S) دون استخدام الإشعاع والمكاني قرار جيد (~ عمق 4 سم) ، ولا تتطلب أن يكون مشاركا في بنية مغلقة 27،28. ويمكن تقييم نشاط المشاركين القشرية أثناء الجلوس في مقعد مريح العادية (للبالغين والأطفال) ، أو حتى الجلوس في حضن أمي ثانية (الرضع). والجدير بالذكر أن تقرير الجرد الوطني هو محمول فريد (حجم جهاز كمبيوتر سطح المكتب) ، صامتة تقريبا ، ويمكن أن يتسامح مع حركة المشاركين خفية. هذه هي معلقة ولا سيما لدراسة اللغة العصبية البشرية ، والذي بالضرورة واحدا من مكوناته الرئيسية لحركة الفم في إنتاج الكلام أو يد في لغة الإشارة. الطريقة التي يتم المترجمة الاستجابة الدورة الدموية هي مجموعة من بواعث الليزر ، وكاشفات. بواعث تنبعث من كثافة معروفة من غير المؤين الضوء حين كشف عن الكشف عن المبلغ ينعكس مرة أخرى من على سطح القشرة. أقرب معا optodes ، أكبر القرار المكانية ، في حين أن optodes كذلك بعيدا ، وزيادة عمق الاختراق. عن تعيين شركة هيتاشي fNIRS ETG - 4000 اختراق النظام الأمثل / قرار لمجموعة optode 2cm. هدفنا هو إظهار لدينا وسيلة لاكتساب وتحليل البيانات لمساعدة fNIRS توحيد هذا المجال وتمكين مختلف أنحاء العالم لfNIRS مختبرات لديهم خلفية مشتركة.

Watch this Scientific Journal Video about Exploring Cognitive Functions in Babies, Children & Adults with Near Infrared Spectroscopy at JoVE.com

Exploring Cognitive Functions in Babies, Children &amp; Adults with Near Infrared Spectroscopy

نحن هنا وصف جمع البيانات وأسلوب التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة وظيفية (fNIRS) ، رواية تصوير الدماغ غير الغازية النظام المستخدمة في علم الأعصاب الإدراكي ، وبخاصة الأطفال في دراسة تطور الدماغ. هذا الأسلوب يوفر معيارا عالميا للحصول على البيانات وتحليل حيوي لتفسير البيانات والاكتشاف العلمي.

استكشاف الوظائف المعرفية لدى الأطفال والرضع والكبار مع التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة

An explosion of functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) studies investigating cortical activation in relation to higher cognitive processes, such as ...

exploring-cognitive-functions-babies-children-adults-with-near

Research

JoVE Journal

Biology

20.4K Views.  University of Michigan, Ann Arbor. نحن هنا وصف جمع البيانات وأسلوب التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة وظيفية (fNIRS) ، رواية تصوير الدماغ غير الغازية النظام المستخدمة في علم الأعصاب الإدراكي ، وبخاصة الأطفال في دراسة تطور الدماغ. هذا الأسلوب يوفر معيارا عالميا للحصول على البيانات وتحليل حيو...

Video: Exploring Cognitive Functions in Babies, Children & Adults with Near Infrared Spectroscopy

Recordings of Neural Circuit Activation in Freely Behaving Animals

The relationship between patterns of neural activity and corresponding behavioral expression is difficult to establish in unrestrained animals. Traditional non-invasive methods require at least partially restrained research subjects, and they only allow identification of large numbers of simultaneously activated neurons. On the other hand, small ensembles of neurons or individual neurons can only be measured using single-cell recordings obtained from largely reduced preparations. Since the expression of natural behavior is limited in restrained and dissected animals, the underlying neural mechanisms that control such behavior are difficult to identify. 
Here, I present a non-invasive physiological technique that allows measuring neural circuit activation in freely behaving animals. Using a pair of wire electrodes inside a water-filled chamber, the bath electrodes record neural and muscular field potentials generated by juvenile crayfish during natural or experimentally evoked escape responses. The primary escape responses of crayfish are mediated by three different types of tail-flips which move the animals away from the point of stimulation. Each type of tail-flip is controlled by its own neural circuit; the two fastest and most powerful escape responses require activation of different sets of large &#8220;command&#8221; neurons. In combination with behavioral observations, the bath electrode recordings allow unambiguous identification of these neurons and the associated neural circuits. Thus activity of neural circuitry underlying naturally occurring behavior can be measured in unrestrained animals and in different behavioral contexts.

Non-invasive measurements of neural activity patterns in freely behaving animals are obtained by combining neurophysiological recordings with high speed videography.

تسجيلات لتنشيط الدائرة العصبية في التصرف بحرية حيوانات

The relationship between patterns of neural activity and corresponding behavioral expression is difficult to establish in unrestrained animals. ...

Assembly, Tuning and Use of an Apertureless Near Field Infrared Microscope for Protein Imaging

This paper aims to instruct the reader in the assembly and operation of an infrared near-field microscope for imaging beyond the diffraction limit.  The apertureless near-field microscope is a light scattering-type instrument that provides infrared spectra at circa 20 nm resolution. A complete list of components and a step-by-step protocol for use is provided.  Common errors in assembly and instrument tuning are discussed.  A representative data set that shows the secondary structure of an amyloid fibril is presented.  

The assembly of a nearfield infrared microscope for imaging protein aggregates is described.

التجمع ، وضبط واستخدام المجهر حقل قرب Apertureless الأشعة تحت الحمراء للتصوير البروتين

This paper aims to instruct the reader in the assembly and operation of an infrared near-field microscope for imaging beyond the diffraction limit.  The ...

Measurement Of Neuromagnetic Brain Function In Pre-school Children With Custom Sized MEG

Magnetoencephalography is a technique that detects magnetic fields associated with cortical activity [1]. The electrophysiological activity of the brain generates electric fields  - that can be recorded using electroencephalography (EEG)- and their concomitant magnetic fields  - detected by MEG. MEG signals are detected by specialized sensors known as superconducting quantum interference devices (SQUIDs). Superconducting sensors require cooling with liquid helium at -270 &deg;C. They are contained inside a vacumm-insulated helmet called a dewar, which is filled with liquid. SQUIDS are placed in fixed positions inside the helmet dewar in the helium coolant, and a subject's head is placed inside the helmet dewar for MEG measurements. The helmet dewar must be sized to satisfy opposing constraints. Clearly, it must be large enough to fit most or all of the heads in the population that will be studied. However, the helmet must also be small enough to keep most of the SQUID sensors within range of the tiny cerebral fields that they are to measure. Conventional whole-head MEG systems are designed to accommodate more than 90% of adult heads. However adult systems are not well suited for measuring brain function in pre-school chidren whose heads have a radius several cm smaller than adults. The KIT-Macquarie Brain Research Laboratory at Macquarie University uses a MEG system custom sized to fit the heads of pre-school children. This child system has 64 first-order axial gradiometers with a 50 mm baseline[2] and is contained inside a magnetically-shielded room (MSR) together with a conventional adult-sized MEG system [3,4]. There are three main advantages of the customized helmet dewar for studying children. First, the smaller radius of the sensor configuration brings the SQUID sensors into range of the neuromagnetic signals of children's heads. Second, the smaller helmet allows full insertion of a child's head into the dewar. Full insertion is prevented in adult dewar helmets because of the smaller crown to shoulder distance in children. These two factors are fundamental in recording brain activity using MEG because neuromagnetic signals attenuate rapidly with distance. Third, the customized child helmet aids in the symmetric positioning of the head and limits the freedom of movement of the child's head within the dewar. When used with a protocol that aligns the requirements of data collection with the motivational and behavioral capacities of children, these features significantly facilitate setup, positioning, and measurement of MEG signals.

The advent of MEG systems sized for young children opens important new opportunities to study brain development. The new system, together with a protocol that aligns experimental requirements with the capacities of children, can be used to study cognitive and language processes in healthy, awake children aged three to six.

قياس وظائف المخ Neuromagnetic في مرحلة ما قبل المدرسة والأطفال MEG الحجم مخصص

Magnetoencephalography is a technique that detects magnetic fields associated with cortical activity [1]. The electrophysiological activity of the brain ...

Method for the Assessment of Effects of a Range of Wavelengths and Intensities of Red/near-infrared Light Therapy on Oxidative Stress In Vitro

Red/near-infrared light therapy (R/NIR-LT), delivered by laser or light emitting diode (LED), improves functional and morphological outcomes in a range of central nervous system injuries in vivo, possibly by reducing oxidative stress. However, effects of R/NIR-LT on oxidative stress have been shown to vary depending on wavelength or intensity of irradiation. Studies comparing treatment parameters are lacking, due to absence of commercially available devices that deliver multiple wavelengths or intensities, suitable for high through-put in vitro optimization studies. This protocol describes a technique for delivery of light at a range of wavelengths and intensities to optimize therapeutic doses required for a given injury model. We hypothesized that a method of delivering light, in which wavelength and intensity parameters could easily be altered, could facilitate determination of an optimal dose of R/NIR-LT for reducing reactive oxygen species (ROS) in vitro.
Non-coherent Xenon light was filtered through narrow-band interference filters to deliver varying wavelengths (center wavelengths of 440, 550, 670 and 810nm) and fluences (8.5 x 10-3 to 3.8 x 10-1 J/cm2) of light to cultured cells. Light output from the apparatus was calibrated to emit therapeutically relevant, equal quantal doses of light at each wavelength. Reactive species were detected in glutamate stressed cells treated with the light, using DCFH-DA and H2O2 sensitive fluorescent dyes.&#160;
We successfully delivered light at a range of physiologically and therapeutically relevant wavelengths and intensities, to cultured cells exposed to glutamate as a model of CNS injury. While the fluences of R/NIR-LT used in the current study did not exert an effect on ROS generated by the cultured cells, the method of light delivery is applicable to other systems including isolated mitochondria or more physiologically relevant organotypic slice culture models, and could be used to assess effects on a range of outcome measures of oxidative metabolism.

Method for the Assessment of Effects of a Range of Wavelengths and Intensities of Red/near-infrared Light Therapy on Oxidative Stress In Vitro

Non-coherent Xenon light was passed through narrow-band interference and neutral density filters to deliver light of varying wavelength and intensity to cultured cells. This protocol was used to assess the effects of red/near-infrared light therapy on production of reactive species in vitro: no effects were observed using the tested parameters.

طريقة لتقييم الآثار المترتبة على مجموعة من موجات وشدة الأحمر / الأشعة تحت الحمراء القريبة العلاج بالضوء على الإجهاد التأكسدي<em&gt; في المختبر</em

Red/near-infrared light therapy (R/NIR-LT), delivered by laser or light emitting diode (LED), improves functional and morphological outcomes in a range of ...

Near Infrared (NIr) Light Increases Expression of a Marker of Mitochondrial Function in the Mouse Vestibular Sensory Epithelium

Strategies for attenuating decline in balance function with increasing age are predominantly focused on physical therapies including balance tasks and exercise. However, these approaches do not address the underlying causes of balance decline. Using mice, the impact of near infrared light (NIr) on the metabolism of cells in the vestibular sensory epithelium was assessed. Data collected shows that this simple and safe intervention may protect these vulnerable cells from the deleterious effects of natural aging. mRNA was extracted from the isolated peripheral vestibular sensory epithelium (crista ampullaris and utricular macula) and subsequently transcribed into a cDNA library. This library was then probed for the expression of ubiquitous antioxidant (SOD-1). Antioxidant gene expression was then used to quantify cellular metabolism. Using transcranial delivery of NIr in young (4 weeks) and older (8 - 9 months) mice, and a brief treatment regime (90 sec/day for 5 days), this work suggests NIr alone may be sufficient to improve mitochondrial function in the vestibular sensory epithelium. Since there are currently no available, affordable, non-invasive methods of therapy to improve vestibular hair cell function, the application of external NIr radiation provides a potential strategy to counteract the impact of aging on cellular metabolism inthe vestibular sensory epithelium.

Near Infrared NIr Light Increases Expression of a Marker of Mitochondrial Function in the Mouse Vestibular Sensory Epithelium

Mitochondrial dysfunction is a hallmark of cellular senescence. This paper uses non-invasive near-infrared (NIr) treatment to improve mitochondrial function in the aging mouse vestibular sensory epithelium.

بالقرب الأشعة تحت الحمراء (نير) ضوء يزيد من التعبير عن علامة من الميتوكوندريا وظيفة في ماوس الدهليزي الحسية الظهارة

Strategies for attenuating decline in balance function with increasing age are predominantly focused on physical therapies including balance tasks and ...

Functional Reconstitution and Channel Activity Measurements of Purified Wildtype and Mutant CFTR Protein

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of transporters. The phosphorylation and nucleotide dependent chloride channel activity of CFTR has been frequently studied in whole cell systems and as single channels in excised membrane patches. Many Cystic Fibrosis-causing mutations have been shown to alter this activity. While a small number of purification protocols have been published, a fast reconstitution method that retains channel activity and a suitable method for studying population channel activity in a purified system have been lacking. Here rapid methods are described for purification and functional reconstitution of the full-length CFTR protein into proteoliposomes of defined lipid composition that retains activity as a regulated halide channel. This reconstitution method together with a novel flux-based assay of channel activity is a suitable system for studying the population channel properties of wild type CFTR and the disease-causing mutants F508del- and G551D-CFTR. Specifically, the method has utility in studying the direct effects of phosphorylation, nucleotides and small molecules such as potentiators and inhibitors on CFTR channel activity. The methods are also amenable to the study of other membrane channels/transporters for anionic substrates.

Described here is a rapid and effective procedure for functional reconstitution of purified wild-type and mutant CFTR protein that preserves activity for this chloride channel, which is defective in Cystic Fibrosis. Iodide efflux from reconstituted proteoliposomes mediated by CFTR allows studies of channel activity and the effects of small molecules.

إعادة إعماره الوظيفية وآخر قناة قياسات تنقية Wildtype والمسخ CFTR البروتين

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of ...

The ChIP-exo Method: Identifying Protein-DNA Interactions with Near Base Pair Precision

Chromatin immunoprecipitation (ChIP) is an indispensable tool in the fields of epigenetics and gene regulation that isolates specific protein-DNA interactions. ChIP coupled to high throughput sequencing (ChIP-seq) is commonly used to determine the genomic location of proteins that interact with chromatin. However, ChIP-seq is hampered by relatively low mapping resolution of several hundred base pairs and high background signal. The ChIP-exo method is a refined version of ChIP-seq that substantially improves upon both resolution and noise. The key distinction of the ChIP-exo methodology is the incorporation of lambda exonuclease digestion in the library preparation workflow to effectively footprint the left and right 5&#39; DNA borders of the protein-DNA crosslink site. The ChIP-exo libraries are then subjected to high throughput sequencing. The resulting data can be leveraged to provide unique and ultra-high resolution insights into the functional organization of the genome. Here, we describe the ChIP-exo method that we have optimized and streamlined for mammalian systems and next-generation sequencing-by-synthesis platform.

Here, we present a protocol to achieve near base pair resolution of protein-DNA interactions. This is obtained by exonuclease treatment of DNA fragments selectively enriched by chromatin immunoprecipitation (ChIP-exo) followed by high throughput sequencing.

أسلوب الشذرة إكسو: تحديد التفاعلات البروتين الحمض النووي مع قرب قاعدة زوج الدقة

Chromatin immunoprecipitation (ChIP) is an indispensable tool in the fields of epigenetics and gene regulation that isolates specific protein-DNA ...

Production of Near-Infrared Sensitive, Core-Shell Vaccine Delivery Platform

Vaccine delivery strategies that can limit the exposure of cargo to organic solvent while enabling novel release profiles are crucial for improving immunization coverage worldwide. Here, a novel injectable, ultraviolet- curable and delayed burst release- enabling vaccine delivery platform called polybubbles is introduced. Cargo was injected into polyester-based polybubbles that were formed in 10% carboxymethycellulose -based aqueous solution. This paper includes protocols to maintain spherical shape of the polybubbles and optimize cargo placement and retention to maximize the amount of cargo within the polybubbles. To ensure safety, chlorinated solvent content within the polybubbles were analyzed using neutron activation analysis. Release studies were conducted with small molecules as cargo within the polybubble to confirm delayed burst release. To further show the potential for on-demand delivery of the cargo, gold nanorods were mixed within the polymer shell to enable near-infrared laser activation.

This article describes the protocols used to produce a novel vaccine delivery platform, &#34;polybubbles,&#34; to enable delayed burst release. Polyesters including poly(lactic-co-glycolic acid) and polycaprolactone were used to form the polybubbles and small molecules and antigen were used as cargo.

إنتاج الأشعة تحت الحمراء القريبة الحساسة، منصة تسليم لقاح كور شل

Vaccine delivery strategies that can limit the exposure of cargo to organic solvent while enabling novel release profiles are crucial for improving ...

Exploring Adipose Tissue Structure by Methylsalicylate Clearing and 3D Imaging

Obesity is a major worldwide public health issue that increases the risk to develop cardiovascular diseases, type-2 diabetes, and liver diseases. Obesity is characterized by an increase in adipose tissue (AT) mass due to adipocyte hyperplasia and/or hypertrophia, leading to profound remodeling of its three-dimensional structure. Indeed, the maximal capacity of AT to expand during obesity is pivotal to the development of obesity-associated pathologies. This AT expansion is an important homeostatic mechanism to enable adaptation to an excess of energy intake and to avoid deleterious lipid spillover to other metabolic organs, such as muscle and liver. Therefore, understanding the structural remodeling that leads to the failure of AT expansion is a fundamental question with high clinical applicability. In this article, we describe a simple and fast clearing method that is routinely used in our laboratory to explore the morphology of mouse and human white adipose tissue by fluorescent imaging. This optimized AT clearing method is easily performed in any standard laboratory equipped with a chemical hood, a temperature-controlled orbital shaker and a fluorescent microscope. Moreover, the chemical compounds used are readily available. Importantly, this method allows one to resolve the 3D AT structure by staining various markers to specifically visualize the adipocytes, the neuronal and vascular networks, and the innate and adaptive immune cells distribution.

Here, we describe a simple, inexpensive and fast clearing method to resolve the 3D structure of both mouse and human white adipose tissue using a combination of markers to visualize vasculature, nuclei, immune cells, neurons, and lipid-droplet coat proteins by fluorescent imaging.

استكشاف بنية الأنسجة الدهنية من ميثيل ساليسيلات المقاصة والتصوير ثلاثي الأبعاد

Obesity is a major worldwide public health issue that increases the risk to develop cardiovascular diseases, type-2 diabetes, and liver diseases. Obesity ...

Dissecting Mechanoenzymatic Properties of Processive Myosins with Ultrafast Force-Clamp Spectroscopy

Ultrafast force-clamp spectroscopy (UFFCS) is a single molecule technique based on laser tweezers that allows the investigation of the chemomechanics of both conventional and unconventional myosins under load with unprecedented time resolution. In particular, the possibility to probe myosin motors under constant force right after the actin-myosin bond formation, together with the high rate of the force feedback (200 kHz), has shown UFFCS to be a valuable tool to study the load dependence of fast dynamics such as the myosin working stroke. Moreover, UFFCS enables the study of how processive and non-processive myosin-actin interactions are influenced by the intensity and direction of the applied force.
By following this protocol, it will be possible to perform ultrafast force-clamp experiments on processive myosin-5 motors and on a variety of unconventional myosins. By some adjustments, the protocol could also be easily extended to the study of other classes of processive motors such as kinesins and dyneins. The protocol includes all the necessary steps, from the setup of the experimental apparatus to sample preparation, calibration procedures, data acquisition and analysis.

Presented here is a comprehensive protocol to perform ultrafast force-clamp experiments on processive myosin-5 motors, which could be easily extended to the study of other classes of processive motors. The protocol details all the necessary steps, from the setup of the experimental apparatus to sample preparation, data acquisition and analysis.

تشريح الخصائص الميكانيكية الأنزيمية للميوسينات العملية باستخدام التحليل الطيفي فائق السرعة لقوة المشبك

Ultrafast force-clamp spectroscopy (UFFCS) is a single molecule technique based on laser tweezers that allows the investigation of the chemomechanics of ...