1. موضوع التوظيف والموافقة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد التقييم السريري والموافقة على النواة تحت المهاد (STN) للمخ (DBS) لمرض باركنسون الحرارية ، ويتم استعراض معلومات كل مريض من أجل تحديد ما إذا كان هو / هي مستوفية لمعايير الدراسة البينية المنطوق (المعرفة في المراجعة المؤسساتي وافق مجلس إدارة البروتوكول في مستشفى ماساتشوستس العام). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا ثبت أن هذا الموضوع يستوفي المعايير الدراسة ، الطبيب عضوا في مجموعة دراسة (وليس جراح التشغيل) النهج المريض لبحث امكانية المشاركة في الدراسة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وتقوم بمراجعة استمارة الموافقة على المشاركة في الدراسة ، وأوضح لهذا الموضوع. الأهم من ذلك ، شرح هذه الدراسة تؤكد أن المشاركة في هذه الدراسة هو طوعي وذلك في اي نقطة له / لها لديه خيار الانسحاب من المشاركة. علاوة على ذلك ، ثم أكد أن مناقشتهم في المشاركة أو الانسحاب في دراسة له أي تأثير على الرعاية الطبية له / لها سوف تحصل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا ثبت أن هذا الموضوع وتفهم وتوافق على المشاركة في الدراسة ، انه / انها وافقت علامات موافقة واعية وغير المسجلين في هذه الدراسة. </li></ol> 2. السلوكية التدريب والإعداد الزي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كجزء من عملية جراحية DBS لمرض باركنسون ، ويتم قبول الموضوعات إلى المستشفى قبل يوم واحد لعملية جراحية. وبالتالي ، فإن هذا يوفر فرصة لتدريب هذا الموضوع على المهمة السلوكية. هذا التدريب ضروري لأنه يوفر الفترة الزمنية التي يمكن أن يتعلم هذا الموضوع لتنفيذ المهمة وتطوير الراحة مع نظامه ، وإزالة &quot;الآثار التعلم&quot; يفند (يرجى الرجوع إلى مناقشة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم إحضارها تلاعب المحمولة السلوكية لغرفة المستشفى هذا الموضوع في ليلة قبل الجراحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقد تم تجهيز هذا تلاعب مع هذه المهمة الدقيقة السلوكية ذاتها التي هو مطلوب لتنفيذ هذا الموضوع في يوم من الدراسة داخل المنطوق. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في هذا المثال ، يطلب من يخضع لتلعب لعبة بطاقة مشابهة للعبة &quot;الحرب&quot;. في هذه اللعبة ، مطلوب موضوع للمراهنة (إما 20 دولارا أو 5 دولارات) ما إذا كان له أو لها بطاقة أعلى من جهاز الكمبيوتر. القصد من هذه المهمة هو مقايسة دور الثواب والمخاطر على ترميز العصبية في STN. من أجل تحفيز هذا الموضوع وقالوا أنه سيتم دفعها على نسبة من الارباح لهم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كوسيلة للحد من تركيبات المحتملة (ويفند الناتج) ، وتستخدم بطاقات فقط زوجية دعوى واحدة (مثل 2 ، 4 ، 6 ، 8 ، و 10 من البستوني). على هذا النحو ، يمكن للنتائج المحتملة والتوقعات المهمة حسابها بسهولة وتحليلها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في كل محاكمة ، وهذا الموضوع لأول مرة ترى الشاشة التي تصور لهم بطاقة التعامل بشكل عشوائي ، والجزء الخلفي من جهاز الكمبيوتر بطاقة مجهول. ثم يظهر على الشاشة وهما الرهان الخيارات ، 5 دولارات و 20 دولارا. على أساس القوة النسبية لتعريفه / بطاقتها ، موضوع يشير إلى رهان بضغطة زر ، وبعد ذلك على الشاشة تبين له / لها بطاقة وبطاقة الكمبيوتر التي كشفت. الشاشة النهائية يصور صراحة المبلغ فاز أو خسر. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويسمح هذا الموضوع للعب اللعبة حتى يفهم تماما قواعد اللعبة وأداء على مستوى مريح. </li></ol> 3. داخل المنطوق -- إعداد التجريبية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة وقد تم وضع هذا الموضوع على طاولة الجراحة ، ويتم جلب تحتوي على تلاعب السلوكية ، والحصول على البيانات ومعدات التجهيز إشارة إلى غرفة العمليات. يجب أن تأخذ في المواقع تلاعب النظر تدفق العمل العادي والقضايا المتصلة العقم إعداد غرفة العمليات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كما يتم تجميع مكونات هذه الحفارات وتفكيكها لتسجيل كل دورة ، من المهم جدا لفحص جميع معدات الاتصالات. لذلك ، كما يرتبط كل مكون لنظام الحصول على البيانات ، لا بد من التحقق من سلامة البيانات. وينبغي القيام بهذه الإجراءات في وقت مبكر من عملية جراحية لمنع الحاجة إلى استكشاف هذه القضايا خلال مدة التسجيل حرجة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أولا ، التمهيد لاقتناء المعدات ومعالجة الإشارات. ربط مخرجات إشارة إلى تلاعب تجهيز المدخلات للتلاعب الاستحواذ. في حالة من هذه الدراسة ، سنكون اكتساب المحتملة الثلاثة العمل خارج الخلوية القنوات المقابلة لأقطاب شبه sagittally الموجهة الثلاث التي سوف يتم تحقيق التقدم في هذا الموضوع في الدماغ أثناء الجراحة. بدوره على واحد مكبرات الصوت في وقت واحد لضمان أن نظام الاستحواذ هو الحصول على الاشارات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأمين مراقبة على الطاولة أو في موقف مريح عرض باستخدام المحول المناسب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كان يعمل جهاز إدخال (عصا التحكم ، زر مربع ، لوحة المفاتيح ، الخ) ، وموقف هذا الجهاز ، مع إيلاء الاهتمام لتجانب النسبي إلى جانب من الدماغ والتي سوف يتم الحصول على التسجيلات. ضمان أن يتم وضع اليد بشكل مريح هذا الموضوع في تشغيل هذا الجهاز الإدخال. النظر في طلب من طبيب التخدير لياليecure رصد نبض الأوكسجين من جهة أخرى لضمان التشغيل السليم للجهاز. في هذه المهمة التي نستخدمها مربع الزر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمهيد النظام السلوكي وضمان أن يتم القبض على الحدث علامات سلوكية تلاعب من قبل الاستحواذ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء المهمة السلوكية والسماح للموضوع للعب عدد قليل من التجارب المهمة. خلال هذا الوقت ، تأكد من أن نظام الحصول على المدخلات يتم التقاط زر مربع والعلامات السلوكية الناتجة عن تلاعب السلوكية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كانت كافة الاتصالات وظيفية ، والتوقف عن مهمة السلوكية وتلاعب في اقتنائها. </li></ol></li></ol> 4. عزل خلايا النواه تحت المهاد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أهداف الجراحة هي مكان DBS المزمنة يؤدي إلى المنطقة الحركية لSTN. ويتحقق هذا الموضع من خلال الجمع بين التصوير المجسم والتسجيلات neuophysiological. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وتفاصيل التخطيط المجسم وإجراء العمليات الجراحية نفسها بالطبع تختلف باختلاف المؤسسات ، ولكن عملية عامة مشابهة. في مؤسستنا ، ويطبق إطار المجسم كوسمان روبرتس ، ويلز وإيمانية القفص وحصل على رئيس الاشعة المقطعية. يتم دمج التصوير المقطعي مع التصوير بالرنين المغناطيسي fiducials مع الدماغ الحجمي الحصول مسبقا على نظام الملاحة العصبية (StealthStation ، مؤسسة ميدترونيكس ، مينيابوليس ، مينيسوتا ، أو VectorVision برين لاب ، فيلدكيرخن ، ألمانيا). يتم تحويل إحداثيات المنطقة المستهدفة الدماغ (STN في هذه الحالة) إلى الإطار القائم على الإحداثيات. في غرفة العمليات ، ويتم وضع المريض في وضع مريح شبه كاملين ، وهيأهم ورايات باستخدام تقنية جراحية القياسية. مبرمجة إحداثيات STN في الإطار الأيسر ، والذي يتوضع على المريض. يتم شق الجلد ، وتراجع. يتم وضع ثقوب لدغ ، وخلق فتحة صغيرة الجافية. وجلبت حقنة عادية ملحقة microdrive في الموقف ومتقدمة حتى غيض من حقنة عادية هي 25 مم فوق الهدف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بمجرد حقنة عادية متقدمة في الدماغ ، وتتم إزالة stylets الداخلية واستبداله (0،3-1 ميجا أوم) مقاومة عالية microelectrodes (FHC ، بودوين ، ME). يتم توصيل جهاز الحفر لمعالجة الإشارات في مرحلة ما قبل مكبرات الصوت إلى كل قطب كهربائي ويتم توصيل القناة إشارة إلى الفرق قنية الخارجي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على منصة إشارة تجهيز وتشغيل مكبرات الصوت على ويتم تقييم إشارة خارج الخلوية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم فحص المعاوقة لكل الكهربائي قبل التقدم الى مزيد من الدماغ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الجراح الأقطاب التقدم ببطء (0،05-0،4 خطوات ملم) في الدماغ. متقدمة الأقطاب 25mm بدءا من هدف محسوب نحو STN. نتائج هذا المسار في القطب مرورا النواة المذنبة ، المهاد ، وinserta زونا ، وأخيرا في STN. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة الأقطاب دخلت STN ، وفيزيولوجي تعالج المريض أطرافه المقابل كوسيلة لتحديد ما إذا كان هو الإشارة العصبية الحركية تستجيب. عندما نشعر بالارتياح الجراح ومجرب مع موقف الأقطاب &quot;، يمكن أن تبدأ المهمة السلوكية. </li></ol> 5. الحصول على البيانات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل البدء في مهمة السلوكية ، فمن المهم أن الوثيقة عمق microelectrodes واستجابة الخلايا العصبية الحركية من عزلة (ق). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم أوعز هو الموضوع الذي سوف تبدأ المهمة. ضمان أن لا يزال في وضع مريح زر مربع وبأن ترصد مرئية تماما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء الحصول على البيانات والحصول على خط الأساس لنشاط ما لا يقل عن 1 دقيقة قبل البدء في مهمة السلوكية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كما تخضع ينفذ المهمة من المهم رصد البيانات الملتقطة. مع أي اضطراب في الاستحواذ ، يجب أن تتوقف هذه المهمة وتصحيح المشكلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في الدراسة الحالية ، ويطلب هذا الموضوع لتنفيذ 120 محاكمات لكل عمق STN. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يمكن تنفيذ مهام عدة مرات لكل العمق في STN ، ومع ذلك ، هناك قيود على مدة هذه الدراسات البينية المنطوق (وصفه كذلك في المناقشة). نحد التجريبية تسجيل الوقت إلى 30 دقيقة لمنع إزعاج المرضى وإطالة لا لزوم له الجراحة. وعلاوة على ذلك ، فإن موضوع لديه الفرصة لمزيد من رفض التسجيلات في أي وقت ، وفي هذه الحالة يتم إيقاف المهمة السلوكية واستئناف عملية جراحية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حالما يتم الانتهاء من الدراسة ، ويدعم ما يصل إلى البيانات وأرشفتها لتحليلها لاحقا. </li></ol> 6. تحليل البيانات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أولا ، هناك تمييز الاشارات العصبية في الطوابع تصاعد الفردية باستخدام البرمجيات المتاحة تجاريا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم يتم تحليل الرموز المهمة السلوكية ، ويتم محاذاة الطوابع نشاط الخلايا العصبية باستخدام رمز كتابتها في Matlab. </li></ol> ممثل النتائج : الشكل 1 يصور نتائج ممثلة من الخلايا العصبية STN احدة سجلت خلال المباراة الحرب المذكورة أعلاه. رلوحات تصور المرجع المنقطات تركزت على أربعة العهود ذات الصلة سلوكيا في المهمة : فترة التثبيت قبل كل محاكمة ، وعرض هذا الموضوع في البطاقة ، واضغط على زر يشير إلى هذا الموضوع في الرهان ، وعرض لبطاقة الكمبيوتر. لوحات تمثل اهمال القاع (50 صناديق مللي ثانية) رسوم بيانية الوقت شبه التحفيز (PSTHs). هذه الخلايا العصبية لا يستجيب بقوة على بطاقة عرض هذا الموضوع ، ولكن الزيادات في اطلاق النار بشكل ملحوظ حول دفع زر. يستمر هذا النشاط حتى يتم كشف بطاقة الكمبيوتر ، والذي يطلقون نقطة تنخفض إلى مستويات خط الأساس. <img src="/files/ftp_upload/2156/2156fig1.jpg" alt="الشكل 1" /> الشكل 1. ممثل STN الخلايا العصبية. النقطية (لوحات أعلى) وشبه التحفيز في الوقت رسوم بيانية (PSTHs) تركزت على العهود ذات الصلة سلوكيا وصفت لممثل واحد STN الخلايا العصبية. اطلاق النار هذا يزيد بشكل كبير من الخلايا العصبية في وقت قريب لدفع زر يشير إلى هذا الموضوع في الرهان.

<ol>
	<li>Benabid, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+(thalamotomy+and+stimulation)+stereotactic+surgery+of+the+VIM+thalamic+nucleus+for+bilateral+Parkinson+disease.">Combined (thalamotomy and stimulation) stereotactic surgery of the VIM thalamic nucleus for bilateral Parkinson disease.</a> Appl. Neurophysiol. 50 (1-6), 344-344 (1987).</li><li>Deuschl, 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+randomized+trial+of+deep-brain+stimulation+for+Parkinson's+disease.">A randomized trial of deep-brain stimulation for Parkinson's disease.</a> N. Engl. J. Med. 355 (9), 896-896 (2006).</li><li>Gale, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+symphony+to+cacophony:+Pathophysiology+of+the+human+basal+ganglia+in+Parkinson+disease.">From symphony to cacophony: Pathophysiology of the human basal ganglia in Parkinson disease.</a> Neurosci. Biobehav. Rev. , (2007).</li><li>Williams, Z. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+anterior+cingulate+neurons+and+the+integration+of+monetary+reward+with+motor+responses.">Human anterior cingulate neurons and the integration of monetary reward with motor responses.</a> Nat. Neurosci. 7 (12), 1370-1370 (2004).</li><li>Zaghloul, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+substantia+nigra+neurons+encode+unexpected+financial+rewards.">Human substantia nigra neurons encode unexpected financial rewards.</a> Science. 323 (5920), 1496-1496 (2009).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

جراحة الدماغ العميق تحفيز يوفر فرصة ثمينة لدراسة نشاط الخلايا العصبية الفردية في الدماغ البشري. حتى الآن هذه الفرصة وسمحت الدراسات الوصفية التي تميز العديد من الأنشطة المختلفة من النوى العميقة. في الآونة الأخيرة ، أصبحت داخل منطوق مهام أكثر تعقيدا من أجل معالجة جوا?...

* تشير إلى أن هذه العناصر يمكن أن تكون بديلا عن المماثلة من المعدات أو البرامج ؛ ** تشير إلى أنه يمكن استخدامها بديلا الوطني مكونات الآلات (راجع <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> من أجل التوافق) ؛ *** الرجوع إلى <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> محددة لمطلب toolboxs المطلوبة.

intra-operative behavioral tasks in awake humans undergoing deep brain stimulation surgery

للمخ (DBS) هو إجراء العمليات الجراحية التي توجه المزمنة ، وارتفاع وتيرة التحفيز الكهربائي لأهداف محددة في الدماغ من خلال أقطاب كهربائية مزروعة. تم تنفيذها لأول مرة للمخ كطريقة علاجية بواسطة Benabid آخرون في أواخر 1980s ، عندما تستخدم هذه التقنية لتحفيز نواة بطني وسيطة من المهاد لعلاج الهزة 1. حاليا ، يتم استخدام هذا الإجراء لعلاج المرضى الذين لا يستجيبون بشكل كاف للإدارة الطبية لأمراض مثل باركنسون ، وخلل التوتر ، والهزة الأساسية. وقد برهنت على فعالية هذا الإجراء لعلاج مرض باركنسون بشكل جيد بالطاقة المحاكمات العشوائية 2. في الوقت الحاضر ، وافقت إدارة الغذاء والدواء الامريكية DBS كعلاج للمرضى الذين يعانون من الهزة الأساسية صهر طبيا ، مرض باركنسون ، وخلل التوتر. بالإضافة إلى ذلك ، يجري تقييمها حاليا DBS لعلاج الاضطرابات النفسية الأخرى والعصبية ، مثل اضطراب الوسواس القهري ، اضطراب الاكتئاب الكبرى ، والصرع. DBS قد ثبت ليس فقط لمساعدة الناس من خلال تحسين نوعية حياتهم ، كما يوفر للباحثين فرصة فريدة لدراسة وفهم الدماغ البشري. تجرى بشكل روتيني أثناء الجراحة التسجيلات Microelectrode DBS بغية تعزيز الدقة في استهداف التشريحية. ويمكن بالتالي اطلاق أنماط من الخلايا العصبية الفردية في حين يتم تسجيل هذا الموضوع ينفذ مهمة السلوكية. الدراسات المبكرة باستخدام هذه البيانات التي تركز على جوانب وصفية ، بما في ذلك اطلاق النار وانفجار أسعار ، وتضمين التردد 3. وقد ركزت الدراسات الأخيرة على الجوانب المعرفية للسلوك بالنسبة للنشاط الخلايا العصبية 4،5. هذه المادة سوف توفر وصفا للطرق داخل منطوق استخدامها لتنفيذ المهام السلوكية والعصبية مع تسجيل بيانات المرضى مستيقظا خلال الحالات DBS. سيكون لدينا معرض من عملية الحصول على بيانات الكهربية تضيء النطاق الحالي والقيود المفروضة من داخل منطوق التجارب البشرية.

Watch this Scientific Journal Video about Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery at JoVE.com

Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery

جراحة الدماغ العميق تحفيز يوفر فرصة فريدة لدراسة ترميز المعلومات في دماغ الإنسان مستيقظا. هذه المادة سوف تصف داخل منطوق الأساليب المستخدمة لتنفيذ المهام المعرفية والسلوكية ، بينما في نفس الوقت الحصول على البيانات الفسيولوجية مثل النشاط EMG واحد وحدة العصبية و / أو الإمكانات الميدانية على الصعيد المحلي.

داخل المنطوق المهام السلوكية في البشر استيقظ يخضع للجراحة تحفيز الدماغ العميق

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through ...

intra-operative-behavioral-tasks-awake-humans-undergoing-deep-brain

Research

JoVE Journal

Medicine

12.9K Views.  Harvard Medical School. جراحة الدماغ العميق تحفيز يوفر فرصة فريدة لدراسة ترميز المعلومات في دماغ الإنسان مستيقظا. هذه المادة سوف تصف داخل منطوق الأساليب المستخدمة لتنفيذ المهام المعرفية والسلوكية ، بينما في نفس الوقت الحصول على البيانات الفسيولوجية مثل النشاط EMG واحد وحدة العصبية و / ...

Video: Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As such, primary or &#39;neuronal-like&#39; cell culture systems are commonly utilized. While&#160;these systems are relatively easy to work with, and are useful model systems in which various functional outcomes (such as cell death) can be readily quantified, the examined outcomes and pathways in cultured immature neurons (such as excitotoxicity-mediated cell death pathways) are not necessarily the same as those observed in mature brain, or in intact tissue. Therefore, there is the need to develop models in which cellular mechanisms in mature neural tissue can be examined. We have developed an in vitro technique that can be used to investigate a variety of molecular pathways in intact nervous tissue. The technique described herein utilizes rat cortical tissue, but this technique can be adapted to use tissue from a variety of species (such as mouse, rabbit, guinea pig, and chicken) or brain regions (for example, hippocampus, striatum, etc.). Additionally, a variety of stimulations/treatments can be used (for example, excitotoxic, administration of inhibitors, etc.). In conclusion, the brain slice model described herein can be used to examine a variety of molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

We have developed a brain slice model which can be used to examine molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.&#160;This technique generates viable mature brain tissue and reduces animal numbers required for experimentation, whilst keeping the neuronal circuitry, cellular interactions, and postsynaptic compartments partly intact.

excitotoxic المواد تحفيز الدماغ باعتبارها Microslices<em&gt; في المختبر</em&gt; نموذج من السكتة الدماغية

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time according to fluctuating disease and medication state. In the present realization of adaptive DBS we record and stimulate from the DBS electrodes implanted in the subthalamic nucleus of patients with Parkinson&#39;s disease in the early post-operative period. Local field potentials are analogue filtered between 3 and 47 Hz before being passed to a data acquisition unit where they are digitally filtered again around the patient specific beta peak, rectified and smoothed to give an online reading of the beta amplitude. A threshold for beta amplitude is set heuristically, which, if crossed, passes a trigger signal to the stimulator. The stimulator then ramps up stimulation to a pre-determined clinically effective voltage over 250 msec and continues to stimulate until the beta amplitude again falls down below threshold. Stimulation continues in this manner with brief episodes of ramped DBS during periods of heightened beta power.
Clinical efficacy is assessed after a minimum period of stabilization (5 min) through the unblinded and blinded video assessment of motor function using a selection of scores from the Unified Parkinson&#39;s Rating Scale (UPDRS). Recent work has demonstrated a reduction in power consumption with aDBS as well as an improvement in clinical scores compared to conventional DBS. Chronic aDBS could now be trialed in Parkinsonism.

Controlling Parkinson&#039;s Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) is effective for Parkinson&#8217;s disease, improving symptoms and reducing power consumption compared to conventional deep brain stimulation (cDBS). In aDBS we track a local field potential biomarker (beta oscillatory amplitude) in real time and use this to control the timing of stimulation.

السيطرة على مرض باركنسون مع التكيف تحفيز الدماغ العميق

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including Parkinson's and Huntington's can disrupt it. People with Parkinson's disease, for example, tend to have increased saccadic latencies. Consequently, the quantitative measurement of saccadic eye movements has received considerable attention as a potential biomarker for neurodegenerative conditions. A lot more can be learned about the brain in both health and disease by observing what happens to eye movements when the function of specific brain areas is perturbed. Deep brain stimulation is a surgical intervention used for the management of a range of neurological conditions including Parkinson's disease, in which stimulating electrodes are placed in specific brain areas including several sites in the basal ganglia. Eye movement measurements can then be made with the stimulator systems both off and on and the results compared. With suitable experimental design, this approach can be used to study the pathophysiology of the disease being treated, the mechanism by which DBS exerts it beneficial effects, and even aspects of normal neurophysiology.

This paper describes the use of quantitative measurement of eye movements in conjunction with stimulation of focal areas of the deep brain in order to study physiology, pathophysiology, and the mechanisms of deep brain stimulation.

باستخدام Saccadometry مع ديب تحفيز الدماغ لدراسة العادية والمرضية وظيفة الدماغ

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

A Multimodal Imaging- and Stimulation-based Method of Evaluating Connectivity-related Brain Excitability in Patients with Epilepsy

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations over time in the blood-oxygenation level dependent signal. rs-fcMRI has been applied extensively to identify abnormalities in brain connectivity in different neurologic and psychiatric diseases. However, the relationship among rs-fcMRI connectivity abnormalities, brain electrophysiology and disease state is unknown, in part because the causal significance of alterations in functional connectivity in disease pathophysiology has not been established. Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is a technique that uses electromagnetic induction to noninvasively produce focal changes in cortical activity. When combined with electroencephalography (EEG), TMS can be used to assess the brain's response to external perturbations. Here we provide a protocol for combining rs-fcMRI, TMS and EEG to assess the physiologic significance of alterations in functional connectivity in patients with neuropsychiatric disease. We provide representative results from a previously published study in which rs-fcMRI was used to identify regions with abnormal connectivity in patients with epilepsy due to a malformation of cortical development, periventricular nodular heterotopia (PNH). Stimulation in patients with epilepsy resulted in abnormal TMS-evoked EEG activity relative to stimulation of the same sites in matched healthy control patients, with an abnormal increase in the late component of the TMS-evoked potential, consistent with cortical hyperexcitability. This abnormality was specific to regions with abnormal resting-state functional connectivity. Electrical source analysis in a subject with previously recorded seizures demonstrated that the origin of the abnormal TMS-evoked activity co-localized with the seizure-onset zone, suggesting the presence of an epileptogenic circuit. These results demonstrate how rs-fcMRI, TMS and EEG can be utilized together to identify and understand the physiological significance of abnormal brain connectivity in human diseases.

Resting-state functional-connectivity MRI has identified abnormalities in patients with a wide range of neuropsychiatric disorders, including epilepsy due to malformations of cortical development. Transcranial Magnetic Stimulation in combination with EEG can demonstrate that patients with epilepsy have cortical hyperexcitability in regions with abnormal connectivity.

والمتعدد الوسائط Imaging- والقائم على تحفيز أسلوب تقييم الربط المتعلقة الدماغ استثارة في المرضى الذين يعانون من الصرع

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations ...

Symmetric Bihemispheric Postmortem Brain Cutting to Study Healthy and Pathological Brain Conditions in Humans

Neuropathologists, at times, feel intimidated by the amount of knowledge needed to generate definitive diagnoses for complex neuropsychiatric phenomena described in those patients for whom a brain autopsy has been requested. Although the advancements of biomedical sciences and neuroimaging have revolutionized the neuropsychiatric field, they have also generated the misleading idea that brain autopsies have only a confirmatory value. This false idea created a drastic reduction of autopsy rates and, consequently, a reduced possibility to perform more detailed and extensive neuropathological investigations, which are necessary to comprehend numerous normal and pathological aspects yet unknown of the human brain. The traditional inferential method of correlation between observed neuropsychiatric phenomena and corresponding localization/characterization of their possible neurohistological correlates continues to have an undeniable value. In the context of neuropsychiatric diseases, the traditional clinicopathological method is still the best possible methodology (and often the only available) to link unique neuropsychiatric features to their corresponding neuropathological substrates, since it relies specifically upon the direct physical assessment of brain tissues. The assessment of postmortem brains is based on brain cutting procedures that vary across different neuropathology centers. Brain cuttings are performed in a relatively extensive and systematic way based on the various clinical and academic contingencies present in each institution. A more anatomically inclusive and symmetric bi-hemispheric brain cutting methodology should at least be used for research purposes in human neuropathology to coherently investigate, in depth, normal and pathological conditions with the peculiarities of the human brain (i.e., hemispheric specialization and lateralization for specific functions). Such a method would provide a more comprehensive collection of neuropathologically well-characterized brains available for current and future biotechnological and neuroimaging techniques. We describe a symmetric bi-hemispheric brain cutting procedure for the investigation of hemispheric differences in human brain pathologies and for use with current as well as future biomolecular/neuroimaging techniques.

Organized brain cutting procedures are necessary to correlate specific neuropsychiatric phenomena with definitive neuropathologic diagnoses. Brain cuttings are performed differently based on various clinico-academic contingencies. This protocol describes a symmetric bihemispheric brain cutting procedure to investigate hemispheric differences in human brain pathologies and to maximize current and future biomolecular/neuroimaging techniques.

متماثل Bihemispheric تشريح الدماغ قطع لدراسة الصحية والمرضية شروط الدماغ في البشر

Neuropathologists, at times, feel intimidated by the amount of knowledge needed to generate definitive diagnoses for complex neuropsychiatric phenomena ...

Evaluating the Procedure for Performing Awake Cystometry in a Mouse Model

Awake filling cystometry has been used for a long time to evaluate bladder function in freely moving mice, however, the specific methods used, vary among laboratories. The goal of this study was to describe the microsurgical procedure used to implant an intravesical tube and the experimental technique for recording urinary bladder pressure in an awake, freely moving mouse. In addition, experimental data is presented to show how surgery, as well as tubing type and size, affect lower urinary tract function and recording sensitivity. The effect of tube diameter on pressure recording was assessed in both polyethylene and polyurethane tubing with different internal diameters. Subsequently, the best performing tube from both materials was surgically implanted into the dome of the urinary bladder of male C57BL/6 mice. Twelve-hour, overnight micturition frequency was recorded in healthy, intact animals and animals 2, 3, 5, and 7 days post-surgery. At harvest, bladders were assessed for signs of swelling using gross observation and were subsequently processed for pathological analysis. The greatest extent of bladder swelling was observed on day 2 and 3, which correlated with behavioral voiding data showing significantly impaired bladder function. By day 5, bladder histology and voiding frequency had normalized. Based on the literature and evidence provided by our studies, we propose the following steps for in vivo recording of intravesical pressure and voided volume in an awake mouse: 1) Perform the surgery using an operating microscope and microsurgical tools, 2) Use polyethylene-10 tubing to minimize movement artifacts, and 3) Perform cystometry on post-operative day 5, when bladder swelling resolves.

This study describes the surgical procedures and experimental techniques for performing awake cystometry in a freely moving mouse. In addition, it provides experimental evidence to support its optimization and standardization.

تقييم الإجراء لإجراء قياس المثانة مستيقظا في نموذج الفأر

Awake filling cystometry has been used for a long time to evaluate bladder function in freely moving mice, however, the specific methods used, vary among ...

A Quantitative Sensory Testing Paradigm to Obtain Measures of Pain Processing in Patients Undergoing Breast Cancer Surgery

Chronic pain following surgery, persistent postsurgical pain, is an important highly prevalent condition contributing to significant symptom burden and lower quality of life. Persistent postsurgical pain is relatively refractory to treatment hence generating a high need for preventive strategies and treatments. Therefore, the identification of patients at risk of developing persistent pain is an area of active ongoing research. Recently it was demonstrated that peri-operative disruptions in central pain processing may be able to predict persistent postsurgical pain at long term follow-up in breast cancer patients. The aim of the current report is to present a short protocol to obtain pain thresholds to different stimuli at multiple sites and a measure of endogenous analgesia in breast cancer patients. We have used this method successfully in a clinical context and detail some representative results from a clinical study.

Persistent postsurgical pain may be related to changes in pain processing. By assessing pain in response to standardized stimuli, changes in pain processing can be elucidated. We present methods to obtain pain thresholds to different stimuli and a measure of endogenous analgesia in patients undergoing breast cancer surgery.

نموذج اختبار حسي كمية للحصول على تدابير للألم من المعالجة في المرضى الذين يخضعون لجراحة سرطان الثدي

Chronic pain following surgery, persistent postsurgical pain, is an important highly prevalent condition contributing to significant symptom burden and ...

Spinal Cord Lateral Hemisection and Asymmetric Behavioral Assessments in Adult Rats

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human Brown-S&#233;quard syndrome&#160;is a common type of incomplete SCI caused by a lesion to one half of the spinal cord which results in paralysis and loss of&#160;proprioception&#160;on the same (or ipsilesional) side as the injury, and loss of pain and temperature sensation on the opposite (or contralesional) side. Adequate methodologies for producing a spinal cord lateral hemisection (HX) and assessing neurological impairments are essential to establish a reliable animal model of Brown-S&#233;quard syndrome. Although lateral hemisection model plays a pivotal role in basic and translational research, standardized protocols for creating such a hemisection and assessing unilateralized function are lacking. The goal of this study is to describe step-by-step procedures to produce a rat spinal lateral HX at the 9th thoracic (T9) vertebral level. We, then, describe a combined behavior scale for HX (CBS-HX) that provides a simple and sensitive assessment of asymmetric neurological performance for unilateral SCI. The CBS-HX, ranging from 0 to 18, is composed of 4 individual assessments which include unilateral hindlimb stepping (UHS), coupling, contact placing, and grid walking. For CBS-HX, the ipsilateral and contralateral hindlimbs are assessed separately. We found that, after a T9 HX, the ipsilateral hindlimb showed impaired behavior function whereas the contralateral hindlimb showed substantial recovery. The CBS-HX effectively discriminated behavioral functions between ipsilateral and contralateral hindlimbs and detected temporal progression of recovery of the ipsilateral hindlimb. The CBS-HX components can be analyzed separately or in combination with other measures when needed. Although we only provided visual descriptions of the surgical procedures and behavioral assessments of a thoracic HX, the principle may be applied to other incomplete SCIs and at other levels of the injury.

Here we describe surgical procedures to produce a reliable spinal cord lateral hemisection (HX) at the 9th thoracic level in adult rats and neurobehavioral assessments designed for detecting asymmetric deficits after such a unilateral injury.

تشريح الهيمي الجانبي الحبل الشوكي والتقييمات السلوكية غير المتماثلة في الفئران البالغة

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human ...

Intra-Operative Neural Monitoring of Thyroid Surgery in a Porcine Model

Intraoperative injury to the recurrent laryngeal nerve (RLN) can cause vocal cord paralysis, which interferes with speech and can potentially interfere with breathing. In recent years, intraoperative neural monitoring (IONM) has been widely adapted as an adjunct technique to localize the RLN, detect RLN injury, and predict vocal cord function during the operations. Many studies have also used animal models to investigate new applications of IONM technology and to develop reliable strategies for preventing intraoperative RLN injury. The aim of this article is to introduce a standard protocol for using a porcine model in IONM research. The article demonstrates the procedures for inducing general anesthesia, performing tracheal intubation, and experimental design to investigate the electrophysiological characteristics of RLN injuries. Applications of this protocol can improve overall efficacy in implementing the 3R principle (replacement, reduction and refinement) in porcine IONM studies.

This study aims to develop a standard protocol of intra-operative neural monitoring of thyroid surgery in a porcine model. Here, we present a protocol to demonstrate general anesthesia, to compare different types of electrodes, and to investigate the electrophysiological characteristics of the normal and injured recurrent laryngeal nerves.

رصد العصبية داخل منطوق جراحة الغدة الدرقية في نموذج الخنزير

Intraoperative injury to the recurrent laryngeal nerve (RLN) can cause vocal cord paralysis, which interferes with speech and can potentially interfere ...

Updated Technique for Reliable, Easy, and Tolerated Transcranial Electrical Stimulation Including Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive method of neuromodulation using low-intensity direct electrical currents. This method of brain stimulation presents several potential advantages compared to other techniques, as it is noninvasive, cost-effective, broadly deployable, and well-tolerated provided proper equipment and protocols are administered. Even though tDCS is apparently simple to perform, correct administration of the tDCS session, especially the electrode positioning and preparation, is vital for ensuring reproducibility and tolerability. The electrode positioning and preparation steps are traditionally also the most time consuming and error-prone. To address these challenges, modern tDCS techniques, using fixed-position headgear and pre-assembled sponge electrodes, reduce complexity and setup time while also ensuring that the electrodes are consistently placed as intended. These modern tDCS methods present advantages for research, clinic, and remote-supervised (at home) settings. This article provides a comprehensive step-by-step guide for administering a tDCS session using fixed-position headgear and pre-assembled sponge electrodes. This guide demonstrates tDCS using commonly applied montages intended for motor cortex and dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) stimulation. As described, selection of the head size and montage-specific headgear automates electrode positioning. Fully assembled pre-saturated snap-electrodes are simply affixed to the set position snap-connectors on the headgear. The modern tDCS method is shown to reduce setup time and reduce errors for both novice and expert operators. The methods outlined in this article can be adapted to different applications of tDCS as well as other forms of transcranial electrical stimulation (tES) such as transcranial alternating current stimulation (tACS) and transcranial random noise stimulation (tRNS). However, since tES is application specific, as appropriate, any methods recipe is customized to accommodate subject, indication, environment, and outcome specific features.

When administering transcranial direct current stimulation (tDCS), reproducible electrode preparation and placement are vital for a tolerated and effective session. The purpose of this article is to demonstrate updated modern setup procedures for the administration of tDCS and related transcranial electrical stimulation techniques, such as transcranial alternating current stimulation (tACS).

تحديث تقنيه لتحفيز الكهربائية موثوقه وسهله والتسامح جمجمة بما في ذلك جمجمة التحفيز الحالي المباشر

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive method of neuromodulation using low-intensity direct electrical currents. This method of ...