وأيد جيل من بيانات تمثيلية من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح R01HL084178، 5R01MH068767-08، والمنح المقدمة من بنى مرفق البحوث التصوير بالرنين المغناطيسي ومؤسسة ولاية رود آيلاند. VA المسؤولية الاجتماعية للشركات والتطوير غرانت 1 IK2 CX000724-01A2 يؤيد وضع البروتوكولات ومزيد من العمل. نشكر جميع المشاركين لدينا.

The authors have no conflicts of interest to disclose relevant to the content of this manuscript. Both Dr. Philip and Ms. Carpenter are US Government Employees.

في خطوتين الأكثر أهمية بالنسبة لنجاح تنفيذ البروتوكول تصوير الأعصاب يتم التقاط بدقة حالة الراحة والعمل آثار الذاكرة. من الناحية النظرية، واقتناء الصور حالة الراحة واضح ومباشر. حيث لا يوجد لأداء المهمة، وغالبا ما يصف المجربون نش...

تصوير الأعصاب يمثل أداة ذات إمكانات غير مسبوقة لدراسة تشخيصية صحة، وشدة المرض، prognostics والاستجابة للعلاج في الطب النفسي العصبي. وهناك مجموعة واسعة من تقنيات تصوير الأعصاب التكميلية متاحة الآن لتوصيف بنية ووظيفة الدماغ النظم الأساسية، والمساعدة في تحديد الظواهر تصوير الأعصاب في السكان النفسية. من هذه الأنظمة، تلقت شبكة الوضع الافتراضي (DMN) قدرا كبيرا من الاهتمام في الأدب علم الأعصاب الإدراكي والسريرية على مدى العقد الماضي. وDMN هو ما يسمى ب &quot;شبكة يستريح الدولة&quot; الذي يتضمن قشرة الفص الجبهي الأنسي (MPFC) كما العقدة الأمامية الرئيسية، الخلفي القشرة الحزامية / precuneus (PCC)، وعقدة الخلفي حيث المبدأ، جنبا إلى جنب مع القشور الجداري السفلي الأطراف و المناطق الزمنية وسطي. أنها سمة أساسية من سمات هذه الشبكة هو أنه يسلك أعلى نشاطها خلال فترات الراحة، مبادرة الخوذ البيضاءيحدث حين الفصل المواضيع مستيقظا ويقظة ولكن لم يشارك في مهمة محددة؛ وقد صاغ هذا النشاط الدولة يستريح &quot;الوضع الافتراضي&quot; وظائف المخ 1. يستريح النشاط الدولة في DMN هو أيضا متزامنة للغاية، والذي يوصف بأنه يستريح اتصال وظيفية الدولة. ميزة رئيسية أخرى من DMN هو أنه يوضح النشاط تقلص خلال فترات تزايد المطالب المعرفية الخارجية، الذي يحتفل به كما التعطيل الناجم عن المهمة خلال تصوير الأعصاب وظيفية نماذج 2،3. هو الافتراض بأن هناك حاجة إلى التوازن بين الداخلية (أي حالة الراحة) والخارجية (أي نشاط متعلق المهمة) مطالب للحفاظ على الدماغ صحية تعمل 3-5. توفر الأقسام التالية لمحة موجزة عن ثلاث طرق لدراسة DMN: اتصال وظيفية والتعطيل المرتبطة المهمة، يليها الربط الهيكلي. هذه الطرق الثلاث هي تنازلياribed الطرق مكملة لتوصيف هذه الشبكة في العينات السريرية، مثل المرضى الذين يعانون من اضطراب ما بعد الصدمة النفسية والظروف ذات الصلة. يستريح الدولة DMN الربط الوظيفي يستريح اتصال وظيفية الدولة في الآونة الأخيرة أصبحت نهج مشترك المستخدمة لتقييم أنماط من وظائف المخ الأساسية في غياب المطالب المهمة. اتصال وظيفية هو المنهج التحليلي يحدد مقدار التماسك، أو درجة التزامن في التابع (BOLD) إشارة مستوى الأكسجين في الدم مع مرور الوقت، وعبر مناطق الدماغ المختلفة. وهناك مجموعة متزايدة من الأدبيات البحثية تشير إلى أن أنماط نموذجية من الاتصال DMN يجوز تغيير في السريرية والسكان المعرضين للخطر، وخاصة تلك التي مع التعرض السابقة للإجهاد كبير أو الصدمة. وقد انخفضت النتيجة الأكثر شيوعا DMN يستريح اتصال وظيفية الدولة المرتبطة اضطراب ما بعد الصدمة 6. هذا الربط قد تقلص هفالبريد التطبيقات السريرية المباشرة، كما انخفضت الاتصال DMN قد يكون التنبؤية لأولئك الذين قد تتطور اضطراب ما بعد الصدمة بعد الضغوطات الحادة 7. ويمكن تفسير تناقص DMN اتصال وظيفية في عدة طرق، والأكثر شيوعا أنه يعكس ضعف التواصل بين مناطق المخ المشاركة في المعالجة الحاسمة الذاتي، مما قد يؤدي إلى عدم القدرة على إعادة تخصيص الموارد الداخلية من خط الأساس معالجة DMN لمطالب خارجية. هذا تعطيل الشبكة قد يفسر الأعراض السريرية الأساسية من الاضطرابات النفسية مثل اضطراب ما بعد الصدمة وغيرها من الشروط المرتبطة بالتوتر النفسي 8. مزيد من التحقيق في مسببات هذه الاضطرابات هو مجال هام للبحوث في المستقبل. من منظور أعم، تشمل مزايا دراسة الربط الوظيفي للDMN تنفيذ سهلة نسبيا وقوية من نمط يستريح اتصال وظيفية في الدولة الاصحاء الذي يسمح للمقارنة موثوقة 9،10 </sتصل&gt;. لذلك، هذا الأسلوب لديه القدرة على أن توضع إلى تنفيذها بسهولة وقوية العلامات البيولوجية تصوير الأعصاب من الإجهاد المرتبطة الاضطرابات النفسية التي يبلغ كيفية عمل الدماغ في حالة عدم وجود مطالب مهمة معينة في الأشخاص الذين يعانون اضطراب ما بعد الصدمة والظروف النفسية الأخرى المرتبطة بالتوتر. التعطيل DMN المهمة المرتبطة دراسة استجابة DMN خلال الذاكرة العاملة (WM) يقدم مقاربة أخرى للتحقيق في وظيفة والخلل في هذه الشبكة وراء يستريح التزامن الدولة. هذا النهج، الذي يعكس طريقة أكثر القياسية التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي)، ويقدم معلومات مختلفة عن استجابة لمطالب المهمة التي قد يكون لها أهمية سريرية 11. وقد وثقت الأبحاث السابقة أن المشاركين مع اضطراب ما بعد الصدمة سيوضح ضعف أداء WM ودرجة أكبر من تعطيل وDMN خلال المهام WM، ربما يعكس زيادة الجهد المعرفي 12-15. باليودنانوغرام WM باعتبارها تحديا FMRI ديها العديد من المزايا. على سبيل المثال، فإنه تنفصل موثوق عدة مناطق DMN الرئيسية، من يستريح إلى حالة نشطة. الأكثر ملاءمة لاضطراب ما بعد الصدمة والظروف النفسية الأخرى المرتبطة التوتر والمهام WM فك الارتباط موثوق MPFC، العقدة DMN الأمامية الرئيسية التي تشارك في مسارات حرجة dysregulated في اضطراب ما بعد الصدمة. وقد ثبت أيضا أن ينظم MPFC تصاعدي النشاط اللوزة، والمرجح ان يلعب دورا حاسما في تكييف الخوف 16. قد يكون تقييم النشاط MPFC أيضا متري مفيدة في مجال الرعاية السريرية في المستقبل. على سبيل المثال، في دراسة واحدة سابقة من ضباط الشرطة المصابين بصدمات نفسية، وزيادة التعرض النفسي النشاط MPFC وانخفض النشاط اللوزة أثناء استرجاع الذاكرة المؤلمة. وارتبطت هذه التغييرات تصوير الأعصاب مع انخفاض الأعراض PSTD 17. هذا المثيل من تعطيل وMPFC WM التي يسببها ما هو إلا مثال واحد للكيفية التي يمكن أن تطبق مقاييس تصوير الأعصاب إلى السكان السريرية، ومزيد من الاستكشافمن المكونات الأخرى DMN من المرجح أن تكون منطقة مثمرة من البحوث المستقبلية. في هذا البروتوكول، يتم استخدام المهمة ن الخلفي من الذاكرة العاملة اللفظية. يستخدم المهمة ن يعود على نطاق واسع في مجال البحوث FMRI، ويوفر تفعيل موثوقة التنشيط التنفيذية والوضع الافتراضي المناطق التعطيل شبكة 18،19. وتشمل هذه المهمة ثلاثة عناصر، وهي مهمة 0 الظهير إلكتروني اليقظة، فإن المهمة 2-الخلفي من الذاكرة العاملة ويستريح خط الأساس للمقارنة. خلال المهمة اليقظة 0 مرة أخرى، والمشاركون الرد ب &quot;نعم&quot; عندما يكون الهدف محدد سلفا ساكن (&quot;H&quot; أو &quot;h&quot;) ظهر و &quot;لا&quot; للالساكنة الأخرى باستخدام مربع ردا على زر اثنين بينما داخل الماسح الضوئي. يتم عرض ست كتل التحكم 0-9 الخلفي من الحروف الساكنة خلال هذه المهمة. خلال الظهير 2، يتم عرض سلسلة من الحروف الساكنة بصريا ل500 ميللي ثانية لكل منهما، مع فاصل interstimulus من 2،500 ميللي ثانية. جعل المشاركين ب &quot;نعم&quot; أو &quot;لا&quot;ردا على ذلك، بعد أن قدم كل ساكن، للإشارة إلى ما إذا كان هو نفسه أو مختلفة من الحرف الساكن قدمت اثنين سابقا في سلسلة (على سبيل المثال، ث، ن، ص، N، R، س، ص، ف، ن، ث، الخ. ، مع الإجابات الصحيحة المشار إليها في جريئة). خلال 2 الى الوراء، وستة سلسلة 45 ثانية من 15 الحروف الساكنة ترد. لأداء بنجاح يجب على المشاركين الحفاظ على مجموعة المعرفي تطالب يتضمن التخزين المؤقت المستمر فونيمي (أي. عقد الساكنة في الذاكرة على المدى القصير)، بروفة اصوتي فونيمي (أي. تكرار الحروف الساكنة دون توضيح بصوت عال)، والتنسيق التنفيذية. في كل من 0 - 2 كتل ومرة ​​أخرى، فإن معدل العرض هو نفسه، وتعرض 33٪ من الأهداف في أماكن عشوائية، والعشوائية القيمة لتشجيع الترميز اللفظي. ويرد يستريح خط الأساس 30 ثانية مع نقطة التقاطع التثبيت قبل كل كتلة 0 الظهير؛ ويستخدم هذا الأساس لsubsequمقارنات والأنف والحنجرة من النشاط المرتبط مهمة بالمقارنة مع خط الأساس خلال تحليل البيانات. أخذت معا، وتشير البيانات التي موجودة توصيف النشاط DMN المرتبطة المهمة خلال مجموعة متنوعة من المهام قد تلعب دورا هاما في الاستخدام السريري للتحليل DMN الوظيفية. هناك مزايا أخرى لاستخدام WM باعتبارها تحديا FMRI في ظروف نفسية الإجهاد ذات الصلة. مماثلة ليستريح الربط الدولة، هناك نمط واضح من خلال تعطيل وDMN WM في الأفراد الأصحاء، مما يسهل المقارنة بين العينات السريرية. والصدمة WM أيضا محايدة، والتي قد تسبب أعراض اضطراب ما بعد الصدمة تجنب السريرية خلال المسح. ولهذا الأسلوب أيضا لديه القدرة على أن تكون وضعت في العلامات البيولوجية تصوير الأعصاب التي تعكس كيفية استجابة الدماغ للمطالب الخارجية في الإجهاد المرتبطة الاضطرابات النفسية. DMN الربط الهيكلي بينما التصوير وظيفية قادرة على وصف التغييرو في اتصال الدماغ أو النشاط المرتبطة بالتعرض الإجهاد، والنهج العملية لا تصف المسببات وراء تغيرات في الدماغ لوحظ. أساليب التصوير الهيكلي، مثل نشر الموترة التصوير (DTI)، قادرون على قياس وتحديد سلامة المادة البيضاء التي تربط مساحات مناطق الدماغ. زارة التجارة والصناعة هو النهج تصوير الأعصاب الهيكلية الأكثر شيوعا وتدابير سلامة المادة البيضاء على أساس متباين الخواص (أي الاتجاه) تدفق جزيئات الماء على امتداد مساحات المادة البيضاء، وتدفقات المياه في الغالب على طول مساحات المادة البيضاء (مقارنة عبرها). يتم التعبير عن هذا الاختلاف في تدفق الاتجاه كما تباين كسور (FA). ويعتقد أن درجة أقل من FA لتعكس التغيرات المجهرية في مساحات المادة البيضاء، والتي قد تكون مظاهر الإصابة العصبية من مجموعة متنوعة من الأسباب، بما في ذلك النتائج المترتبة على التعرض الإجهاد 4. من وجهة نظر الشبكة ونشاط الدماغ منسقة (أي يستريح حالة النشاط أو COORالنشاط المتصلة مهمة dinated) يجب أن تعتمد على اتصالات الهيكلية. في حالة النتائج DMN السابقة، والإصابة الهيكلية يضعف التواصل بين العقد DMN، مما يؤدي إلى انخفاض DMN اتصال وظيفية. وبالمثل، وزيادة أنماط من التعطيل قد يعكس الضرر الذي يستوجب المجهرية تجنيد مناطق القشرة أكبر من خلال الاستجابة المهمة. ذات الصلة إلى اضطراب ما بعد الصدمة وDMN، وقد أظهرت العديد من الدراسات انخفاض FA في حزمة الحزامي 20،21، والذي هو السبيل المادة البيضاء التي تربط الهياكل الحوفي رئيسية من الدماغ 22. فمن المرجح أن تدابير أكثر دقة باستخدام tractography (أي التي تتبع مباشرة مساحات المادة البيضاء على مستوى الخلايا العصبية) وسوف تكون قادرة على إلقاء الضوء على وجه التحديد التي تشارك ألياف المادة البيضاء في تعطل الشبكة. مزايا التصوير زارة التجارة والصناعة هو أنه من السهل نسبيا للحصول على كما أن هناك أية مهام المطلوبة لأداء في الماسح الضوئي. في لبروتوكول النماذج التالية، يتم الجمع بين النهج العملية ليستريح اتصال وظيفية الدولة والكمي لتعطيل والناجم عن المهمة مع دراسة الربط الهيكلي باستخدام زارة التجارة والصناعة، من أجل تعيين هيكل DMN وظيفة وتتعلق هذه النتائج لشدة المرض والعوامل السريرية ذات الصلة في اضطرابات ما بعد الصدمة . نفذنا سابقا هذا النهج في المعرضة للصدمات صحية البالغين 18،23، ووجدت أن هذا البروتوكول يوفر طريقة مقنعة لتوصيف DMN أن يفسح المجال للتكيف لدراسة اضطرابات ما بعد الصدمة والإجهاد الأمراض النفسية الأخرى ذات الصلة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="648">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:104px;">Company</td>
			<td style="width:161px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">3T TIM TRIO</td>
			<td style="width:104px;">Siemens</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>3T MRI&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">MRI-compatible pulse oxymeter</td>
			<td style="width:104px;">Siemens</td>
			<td style="width:161px;">model # 07389567</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Analysis of Functional Neuroimaging</td>
			<td style="width:104px;">NIH</td>
			<td style="width:161px;">http://afni.nimh.nih.gov/</td>
			<td>Data analysis software package</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Eprime</td>
			<td style="width:104px;">Psychology Software Tools, LLC</td>
			<td style="width:161px;">http://www.pstnet.com/eprime.cfm</td>
			<td>Stimulus presentation software</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Slicer</td>
			<td style="width:104px;">Brigham and Women&#39;s Hospital</td>
			<td style="width:161px;">http://www.slicer.org/</td>
			<td>Probabilistic tractography software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

developing neuroimaging phenotypes of the default mode network in ptsd: integrating the resting state, working memory, and structural connectivity

يمكن مكملة تقنيات تصوير الأعصاب الهيكلية والوظيفية المستخدمة لدراسة وضع الشبكة الافتراضي (DMN) يحتمل تحسين عمليات تقييم شدة المرض النفسي وتوفير صلاحية إضافية لعملية التشخيص السريري. تشير الأبحاث الأخيرة أن عمليات تصوير الأعصاب DMN قد تعطلت في عدد من الأمراض المرتبطة بالتوتر النفسي، مثل اضطراب ما بعد الصدمة (PTSD). على الرغم من أن وظائف محددة DMN تبقى قيد التحقيق، ويعتقد عموما أن تشارك في التأمل والمعالجة الذاتية. في الأفراد الأصحاء فإنه يسلك أكبر نشاط خلال فترات الراحة، مع قلة النشاط، لاحظ كما التعطيل، أثناء المهام الإدراكية، على سبيل المثال، الذاكرة العاملة. تتكون هذه الشبكة من القشرة قبل الجبهية الإنسي، الخلفية القشرة الحزامية / precuneus، قشرات الجدارية الجانبية وسطي المناطق الزمنية. متعددة imagi الوظيفية والهيكليةوقد وضعت مناهج لدراسة نانوغرام DMN. هذه فرصة غير مسبوقة لتعزيز فهم وظيفة والخلل في هذه الشبكة. النهج العملية، مثل تقييم يستريح اتصال الدولة والتعطيل الناجم عن المهمة، لديها إمكانات ممتازة لتحديد عصبي المستهدفة وneuroaffective (الوظيفية) علامات التشخيص وشدة المرض قد يشير إلى والتشخيص مع زيادة دقة أو خصوصية. النهج الهيكلي، مثل تقييم قياس الأشكال والاتصال، قد توفر علامات فريدة من المسببات والنتائج على المدى الطويل. جنبا إلى جنب، والأساليب الفنية والهيكلية توفير مناهج قوية المتعدد الوسائط، مكملة والتآزر لتطوير صالحة الظواهر التصوير القائم على DMN في ظروف النفسية المرتبطة بالتوتر. ويهدف هذا البروتوكول إلى دمج هذه الأساليب لتحقيق هيكل DMN وظيفة في اضطراب ما بعد الصدمة، فيما النتائج على شدة المرض والعوامل السريرية ذات الصلة.

وتستند نتائج ممثلة على البيانات التي تم جمعها باستخدام النهج نفسه في التصوير اثنين من عينات مختلفة من الأفراد الذين لديهم تاريخ من الصدمة وسوء المعاملة في مرحلة الطفولة، ولكن من دون اضطراب ما بعد الصدمة 21،22. كشفت نتائج يستريح اتصال وظيفية الدولة يحلل نمط المكا...

Watch this Scientific Journal Video about Developing Neuroimaging Phenotypes of the Default Mode Network in PTSD: Integrating the Resting State, Working Memory, and Structural Connectivity at JoVE.com

Developing Neuroimaging Phenotypes of the Default Mode Network in PTSD: Integrating the Resting State, Working Memory, and Structural Connectivity

This protocol describes the complementary neuroimaging techniques of resting state structural connectivity, task-induced deactivation, and structural connectivity analyses to examine the default network in post-traumatic stress disorder. The use of synergistic methods could potentially lead to improved diagnostics and assessments of severity, outcome, and other relevant clinical factors.

تطوير تصوير الأعصاب الظواهر من وضع الشبكة الافتراضية في اضطراب ما بعد الصدمة: إدماج الدولة يستريح، الذاكرة العاملة، والربط الهيكلي

Complementary structural and functional neuroimaging techniques used to examine the Default Mode Network (DMN) could potentially improve assessments of ...

developing-neuroimaging-phenotypes-default-mode-network-ptsd

Research

JoVE Journal

Medicine

14.8K Views.  Alpert Medical School, Brown University. This protocol describes the complementary neuroimaging techniques of resting state structural connectivity, task-induced deactivation, and structural connectivity analyses to examine the default network in post-traumatic stress disorder. The use of synergistic methods could potentially lead to improved diagnostics and assessments of severity, outcome, and other relevant clinical factors.

Video: Developing Neuroimaging Phenotypes of the Default Mode Network in PTSD: Integrating the Resting State, Working Memory, and Structural Connectivity

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in functional parameters of key clinical significance. Two-dimensional movies were acquired at high frame rate (8 kHz) and were utilized to estimate high-quality myocardial strain. Two-dimensional elastograms (strain images), as well as strain profiles, were visualized. Results were powerful in quantitatively assessing IR-induced changes in cardiac events including left-ventricular (LV) contraction, LV relaxation and isovolumetric phases of both pre-IR and post-IR beating hearts in intact mice. In addition, compromised sector-wise wall motion and anatomical deformation in the infarcted myocardium were visualized.  The elastograms were uniquely able to provide information on the following parameters in addition to standard physiological indices that are known to be affected by myocardial infarction in the mouse: internal diameters of mitral valve orifice and aorta, effective regurgitant orifice, myocardial strain (circumferential as well as radial), turbulence in blood flow pattern as revealed by the color Doppler movies and velocity profiles, asynchrony in LV sector, and changes in the length and direction of vectors demonstrating slower and asymmetrical wall movement. This work emphasizes on the visual demonstration of how such analyses are performed. 

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart 

High frequency Doppler ultrasound is a novel technology for assessing regional myocardial function. This work presents first evidence demonstrating applicability of this versatile imaging platform for the repeated measure of myocardial strain, dp/dt, and mitral regurgitation in the ischemia-reperfused (IR) murine heart.

عالية التردد عالية الدقة ضربات القلب : أول دليل على عدم تكرار القياس الغازية من سلالة عضلة القلب ، انقباض ، وقلس التاجي في القلب الإسكيمية ، فأري إشباعها

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in ...

Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function

Accurate assessment of cutaneous tissue oxygenation and vascular function is important for appropriate detection, staging, and treatment of many health disorders such as chronic wounds. We report the development of a dual-mode imaging system for non-invasive and non-contact imaging of cutaneous tissue oxygenation and vascular function. The imaging system integrated an infrared camera, a CCD camera, a liquid crystal tunable filter and a high intensity fiber light source. A Labview interface was programmed for equipment control, synchronization, image acquisition, processing, and visualization. Multispectral images captured by the CCD camera were used to reconstruct the tissue oxygenation map. Dynamic thermographic images captured by the infrared camera were used to reconstruct the vascular function map. Cutaneous tissue oxygenation and vascular function images were co-registered through fiduciary markers. The performance characteristics of the dual-mode image system were tested in humans.

A dual-mode imaging system was developed for non-contact assessment of cutaneous tissue oxygenation and vascular function.

وضع مزدوج تصوير الأنسجة الجلدية الأكسجة وظيفة الأوعية الدموية

Accurate assessment of cutaneous tissue oxygenation and vascular function is important for appropriate detection, staging, and treatment of many health ...

Biomarkers in an Animal Model for Revealing Neural, Hematologic, and Behavioral Correlates of PTSD

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for objective diagnosis but also for the evaluation of therapeutic efficacy and resilience to trauma. Ongoing research is directed at identifying molecular biomarkers for PTSD, including traumatic stress induced proteins, transcriptomes, genomic variances and genetic modulators, using biologic samples from subjects' blood, saliva, urine, and postmortem brain tissues. However, the correlation of these biomarker molecules in peripheral or postmortem samples to altered brain functions associated with psychiatric symptoms in PTSD remains unresolved. Here, we present an animal model of PTSD in which both peripheral blood and central brain biomarkers, as well as behavioral phenotype, can be collected and measured, thus providing the needed correlation of the central biomarkers of PTSD, which are mechanistic and pathognomonic but cannot be collected from people, with the peripheral biomarkers and behavioral phenotypes, which can.
Our animal model of PTSD employs restraint and tail shocks repeated for three continuous days - the inescapable tail-shock model (ITS) in rats. This ITS model mimics the pathophysiology of PTSD 17, 7, 4, 10. We and others have verified that the ITS model induces behavioral and neurobiological alterations similar to those found in PTSD subjects 17, 7, 10, 9. Specifically, these stressed rats exhibit (1) a delayed and exaggerated startle response appearing several days after stressor cessation, which given the compressed time scale of the rat's life compared to a humans, corresponds to the one to three months delay of symptoms in PTSD patients (DSM-IV-TR PTSD Criterian D/E 13), (2) enhanced plasma corticosterone (CORT) for several days, indicating compromise of the hypothalamopituitary axis (HPA), and (3) retarded body weight gain after stressor cessation, indicating dysfunction of metabolic regulation.
The experimental paradigms employed for this model are: (1) a learned helplessness paradigm in the rat assayed by measurement of acoustic startle response (ASR) and a charting of body mass; (2) microdissection of the rat brain into regions and nuclei; (3) enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for blood levels of CORT; (4) a gene expression microarray plus related bioinformatics tools 18. This microarray, dubbed rMNChip, focuses on mitochondrial and mitochondria-related nuclear genes in the rat so as to specifically address the neuronal bioenergetics hypothesized to be involved in PTSD.

We describe a rat model of post traumatic stress disorder (PTSD) that reveals the persistent alterations in neuroendocrine function and the delayed long-term, exaggerated fear response, characteristic of PTSD patients. The animal model and methods described here are useful for correlating biomarkers in brain nuclei, which are mechanistic but cannot be measured in patients, with biomarkers in peripheral white blood cells, which can.

المؤشرات الحيوية في نموذج حيواني لكشف الاقتران العصبية، الدموية، والسلوكية للPTSD

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for ...

NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts

Since its inception by Langendorff1, the isolated perfused heart remains a prominent tool for studying cardiac physiology2. However, it is not well-suited for studies of cardiac metabolism, which require the heart to perform work within the context of physiologic preload and afterload pressures. Neely introduced modifications to the Langendorff technique to establish appropriate left ventricular (LV) preload and afterload pressures3. The model is known as the isolated LV working heart model and has been used extensively to study LV performance and metabolism4-6. This model, however, does not provide a properly loaded right ventricle (RV). Demmy et al. first reported a biventricular model as a modification of the LV working heart model7, 8. They found that stroke volume, cardiac output, and pressure development improved in hearts converted from working LV mode to biventricular working mode8. A properly loaded RV also diminishes abnormal pressure gradients across the septum to improve septal function. Biventricular working hearts have been shown to maintain aortic output, pulmonary flow, mean aortic pressure, heart rate, and myocardial ATP levels for up to 3 hours8.
When studying the metabolic effects of myocardial injury, such as ischemia, it is often necessary to identify the location of the affected tissue. This can be done by imaging the fluorescence of NADH (the reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide)9-11, a coenzyme found in large quantities in the mitochondria. NADH fluorescence (fNADH) displays a near linearly inverse relationship with local oxygen concentration12 and provides a measure of mitochondrial redox state13. fNADH imaging during hypoxic and ischemic conditions has been used as a dye-free method to identify hypoxic regions14, 15 and to monitor the progression of hypoxic conditions over time10.
The objective of the method is to monitor the mitochondrial redox state of biventricular working hearts during protocols that alter the rate of myocyte metabolism or induce hypoxia or create a combination of the two. Hearts from New Zealand white rabbits were connected to a biventricular working heart system (Hugo Sachs Elektronik) and perfused with modified Krebs-Henseleit solution16 at 37 &deg;C. Aortic, LV, pulmonary artery, and left &amp; right atrial pressures were recorded. Electrical activity was measured using a monophasic action potential electrode. To image fNADH, light from a mercury lamp was filtered (350&plusmn;25 nm) and used to illuminate the epicardium. Emitted light was filtered (460&plusmn;20 nm) and imaged using a CCD camera. Changes in the epicardial fNADH of biventricular working hearts during different pacing rates are presented. The combination of the heart model and fNADH imaging provides a new and valuable experimental tool for studying acute cardiac pathologies within the context of realistic physiological conditions.

The objective is to monitor the mitochondrial redox state of isolated hearts within the context of physiologic preload and afterload pressures. A biventricular working rabbit heart model is presented. High spatiotemporal resolution fluorescence imaging of NADH is used to monitor the mitochondrial redox state of epicardial tissue.

NADH الإسفار التصوير من البطينين متفرقة العامل قلوب الأرنب

Since its inception by Langendorff1, the isolated perfused heart remains a prominent tool for studying cardiac physiology2. However, it is not well-suited ...

Identification of Disease-related Spatial Covariance Patterns using Neuroimaging Data

The scaled subprofile model (SSM)1-4 is a multivariate PCA-based algorithm that identifies major sources of variation in patient and control group brain image data while rejecting lesser components (Figure 1). Applied directly to voxel-by-voxel covariance data of steady-state multimodality images, an entire group image set can be reduced to a few significant linearly independent covariance patterns and corresponding subject scores. Each pattern, termed a group invariant subprofile (GIS), is an orthogonal principal component that represents a spatially distributed network of functionally interrelated brain regions. Large global mean scalar effects that can obscure smaller network-specific contributions are removed by the inherent logarithmic conversion and mean centering of the data2,5,6. Subjects express each of these patterns to a variable degree represented by a simple scalar score that can correlate with independent clinical or psychometric descriptors7,8. Using logistic regression analysis of subject scores (i.e. pattern expression values), linear coefficients can be derived to combine multiple principal components into single disease-related spatial covariance patterns, i.e. composite networks with improved discrimination of patients from healthy control subjects5,6. Cross-validation within the derivation set can be performed using bootstrap resampling techniques9. Forward validation is easily confirmed by direct score evaluation of the derived patterns in prospective datasets10. Once validated, disease-related patterns can be used to score individual patients with respect to a fixed reference sample, often the set of healthy subjects that was used (with the disease group) in the original pattern derivation11. These standardized values can in turn be used to assist in differential diagnosis12,13 and to assess disease progression and treatment effects at the network level7,14-16. We present an example of the application of this methodology to FDG PET data of Parkinson's Disease patients and normal controls using our in-house software to derive a characteristic covariance pattern biomarker of disease.

Multivariate techniques including principal component analysis (PCA) have been used to identify signature patterns of regional change in functional brain images. We have developed an algorithm to identify reproducible network biomarkers for the diagnosis of neurodegenerative disorders, assessment of disease progression, and objective evaluation of treatment effects in patient populations.

تحديد الأمراض ذات الصلة أنماط التباين المشترك المكانية باستخدام بيانات تصوير الأعصاب

The scaled subprofile model (SSM)1-4 is a multivariate PCA-based algorithm that identifies major sources of variation in patient and control group brain ...

Permanent Cerebral Vessel Occlusion via Double Ligature and Transection

Stroke is a leading cause of death, disability, and socioeconomic loss worldwide. The majority of all strokes result from an interruption in blood flow (ischemia) 1. Middle cerebral artery (MCA) delivers a great majority of blood to the lateral surface of the cortex 2, is the most common site of human stroke 3, and ischemia within its territory can result in extensive dysfunction or death 1,4,5. Survivors of ischemic stroke often suffer loss or disruption of motor capabilities, sensory deficits, and infarct. In an effort to capture these key characteristics of stroke, and thereby develop effective treatment, a great deal of emphasis is placed upon animal models of ischemia in MCA.
Here we present a method of permanently occluding a cortical surface blood vessel. We will present this method using an example of a relevant vessel occlusion that models the most common type, location, and outcome of human stroke, permanent middle cerebral artery occlusion (pMCAO). In this model, we surgically expose MCA in the adult rat and subsequently occlude via double ligature and transection of the vessel. This pMCAO blocks the proximal cortical branch of MCA, causing ischemia in all of MCA cortical territory, a large portion of the cortex. This method of occlusion can also be used to occlude more distal portions of cortical vessels in order to achieve more focal ischemia targeting a smaller region of cortex. The primary disadvantages of pMCAO are that the surgical procedure is somewhat invasive as a small craniotomy is required to access MCA, though this results in minimal tissue damage. The primary advantages of this model, however, are: the site of occlusion is well defined, the degree of blood flow reduction is consistent, functional and neurological impairment occurs rapidly, infarct size is consistent, and the high rate of survival allows for long-term chronic assessment.

Permanent Cerebral Vessel Occlusion via Double Ligature and Transection

We describe a highly reproducible method for the permanent occlusion of a rodent major cerebral blood vessel. This technique can be accomplished with very little peripheral damage, minimal blood loss, a high rate of long-term survival, and consistent infarct volume commensurate with the human clinical population.

الدائم انسداد الأوعية الدماغية<em&gt; عبر</em&gt; ضمد مزدوجة وعانى من قطع

Stroke is a leading cause of death, disability, and socioeconomic loss worldwide. The majority of all strokes result from an interruption in blood flow ...

Network Analysis of the Default Mode Network Using Functional Connectivity MRI in Temporal Lobe Epilepsy

Functional connectivity MRI (fcMRI) is an fMRI method that examines the connectivity of different brain areas based on the correlation of BOLD signal fluctuations over time. Temporal Lobe Epilepsy (TLE) is the most common type of adult epilepsy and involves multiple brain networks. The default mode network (DMN) is involved in conscious, resting state cognition and is thought to be affected in TLE where seizures cause impairment of consciousness. The DMN in epilepsy was examined using seed based fcMRI. The anterior and posterior hubs of the DMN were used as seeds in this analysis. The results show a disconnection between the anterior and posterior hubs of the DMN in TLE during the basal state. In addition, increased DMN connectivity to other brain regions in left TLE along with decreased connectivity in right TLE is revealed. The analysis demonstrates how seed-based fcMRI can be used to probe cerebral networks in brain disorders such as TLE.

The Default Mode Network (DMN) in Temporal Lobe Epilepsy (TLE) is analyzed in the resting state of the brain using seed-based functional connectivity MRI (fcMRI).

تحليل شبكة من وضع الشبكة الافتراضية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الربط في صرع الفص الصدغي

Functional connectivity MRI (fcMRI) is an fMRI method that examines the connectivity of different brain areas based on the correlation of BOLD signal ...

Collection and Extraction of Saliva DNA for Next Generation Sequencing

The preferred source of DNA in human genetics research is blood, or cell lines derived from blood, as these sources yield large quantities of high quality DNA. However, DNA extraction from saliva can yield high quality DNA with little to no degradation/fragmentation that is suitable for a variety of DNA assays without the expense of a phlebotomist and can even be acquired through the mail. However, at present, no saliva DNA collection/extraction protocols for next generation sequencing have been presented in the literature. This protocol optimizes parameters of saliva collection/storage and DNA extraction to be of sufficient quality and quantity for DNA assays with the highest standards, including microarray genotyping and next generation sequencing.

DNA extraction from saliva can provide a readily available source of high molecular weight DNA, with little to no degradation/fragmentation. This protocol provides optimized parameters for saliva collection/storage and DNA extraction to be of sufficient quality and quantity for downstream DNA assays with high quality requirements.

جمع واستخراج الحمض النووي من اللعاب لتسلسل الجيل القادم

The preferred source of DNA in human genetics research is blood, or cell lines derived from blood, as these sources yield large quantities of high quality ...

State of the Art Cranial Ultrasound Imaging in Neonates

Cranial ultrasound (CUS) is a reputable tool for brain imaging in critically ill neonates. It is safe, relatively cheap and easy to use, even when a patient is unstable. In addition it is radiation-free and allows serial imaging. CUS possibilities have steadily expanded. However, in many neonatal intensive care units, these possibilities are not optimally used. We present a comprehensive approach for neonatal CUS, focusing on optimal settings, different probes, multiple acoustic windows and Doppler techniques. This approach is suited for both routine clinical practice and research purposes. In a live demonstration, we show how this technique is performed in the neonatal intensive care unit. Using optimal settings and probes allows for better imaging quality and improves the diagnostic value of CUS in experienced hands. Traditionally, images are obtained through the anterior fontanel. Use of supplemental acoustic windows (lambdoid, mastoid, and lateral fontanels) improves detection of brain injury. Adding Doppler studies allows screening of patency of large intracranial arteries and veins. Flow velocities and indices can be obtained. Doppler CUS offers the possibility of detecting cerebral sinovenous thrombosis at an early stage, creating a window for therapeutic intervention prior to thrombosis-induced tissue damage. Equipment, data storage and safety aspects are also addressed.

Cranial ultrasound (CUS) is a valuable tool for brain imaging in critically ill neonates. This video shows a comprehensive approach for neonatal (Doppler) CUS for both clinical and research purposes, including a bedside demonstration of the technique.

حالة من الفن الجمجمة التصوير بالموجات فوق الصوتية في حديثي الولادة

Cranial ultrasound (CUS) is a reputable tool for brain imaging in critically ill neonates. It is safe, relatively cheap and easy to use, even when a ...

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

The number of acceptable donor lungs available for lung transplantation is severely limited due to poor quality. Ex-Vivo Lung Perfusion (EVLP) has allowed lung transplantation in humans to become more readily available by enabling the ability to assess organs and expand the donor pool. As this technology expands and improves, the ability to potentially evaluate and improve the quality of substandard lungs prior to transplant is a critical need. In order to more rigorously evaluate these approaches, a reproducible animal model needs to be established that would allow for testing of improved techniques and management of the donated lungs as well as to the lung-transplant recipient. In addition, an EVLP animal model of associated pathologies, e.g., ventilation induced lung injury (VILI), would provide a novel method to evaluate treatments for these pathologies. Here, we describe the development of a rat EVLP lung program and refinements to this method that allow for a reproducible model for future expansion. We also describe the application of this EVLP system to model VILI in rat lungs. The goal is to provide the research community with key information and &#8220;pearls of wisdom&#8221;/techniques that arose from trial and error and are critical to establishing an EVLP system that is robust and reproducible.

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

Ex-Vivo Lung Perfusion (EVLP) has allowed lung transplantation in humans to become more readily available by enabling the ability to assess organs and expand the donor pool. Here, we describe the development of a rat EVLP program and refinements that allow for a reproducible model for future expansion.

طريقة معزولة<em&gt; فيفو السابقين</em&gt; الإرواء الرئة في الفئران نموذج: الدروس المستفادة من تطوير برنامج EVLP الجرذ

The number of acceptable donor lungs available for lung transplantation is severely limited due to poor quality. Ex-Vivo Lung Perfusion (EVLP) has allowed ...