Diese Arbeit wurde durch Stipendien an LAP (PI) unterstützt: National Institutes of Health R21 HD50558, ausgezeichnet 2005-07; Nationalpark Institutes of Health R01 HD045822, ausgezeichnet 2004-09; Dana Foundation Grant, ausgezeichnet 2004-06; Canadian Foundation for Innovation (&quot;CFI&quot; grant), ausgezeichnet 2008-2012; Die Ontario Research Fund Grant, ausgezeichnet 2008-2012.

Teil 1: Vor der Teilnehmer kommen ins Labor <ol><li> Stellen Sie sicher, dass der Raum frei von fremden Gegenständen, die der Teilnehmer kann störend ist. </li><li> Set-up und laden experimentelle Protokoll über die fNIRS Hitachi ETG-4000-System. </li><li> Set-up Ihrer experimentellen Paradigmen. Experimentelle Paradigmen können mit verschiedenen Präsentations-Software, einschließlich ePRIME, Präsentation, Psyscope oder Matlab basierte Psychologie Toolbox programmiert werden. Hier verwenden wir Matlab basierte Psychologie Toolbox. </li><li> Timing ist der Schlüssel für die Datenanalyse, so dass die experimentellen Paradigma muss perfekt mit der Datenerhebung zeitlich gesteuert werden. Die fNIRS Hitachi ETG-4000 hat Triggerfunktionen, so dass für die experimentelle Paradigma der Datenerfassung oder umgekehrt ausgelöst werden. Testen Auslösung von Präsentations-Programm von fNIRS Hitachi ETG-4000. Die Triggerung kann getan werden parallel mit, Serien, oder USB-Ports. Hier zeigen wir über die parallele Schnittstelle ausgelöst. </li><li> Vor Beginn der fNIRS Studie ist es wichtig, Teilnehmer Hintergrund Screening durchzuführen. In der Petitto Labor führen wir Hintergrund-Screening, indem die Teilnehmer oder ihre Eltern füllen Studie-geeigneten standardisierten Fragebögen 29. </li></ol> Teilnehmer Arrives <ol start="6"><li> Es ist wichtig, um die Sitzung zu leiten und den Teilnehmern in einer professionellen Art und Weise zu behandeln. Der Teilnehmer oder die Teilnehmer die Eltern / Erziehungsberechtigten müssen eine Einverständniserklärung vor dem Experiment beginnt. Es ist wichtig, um die Teilnehmer für ihre Zeit danken in diesen wichtigen und spannenden Experimenten. </li><li> Der Teilnehmer sitzt bequem in der Nähe des fNIRS Testraum. Ein Säugling Teilnehmer kann auf einer übergeordneten Schoß sitzen. </li></ol> Teil 2: Platzieren Optoden &amp; Mit dem 10-20 System Ein weiterer Bestandteil der Analyse-Methode, die im Einklang Interpretation der Daten ermöglicht, ist die Standardisierung von fNIRS Aufnahme-Protokoll. Dies bedeutet Optode Platzierung Teilnehmer Positionierung und Auslösen eines Reizes Präsentations-Software. Sowohl die genaue neuro-anatomische Platzierung der Fühler und die Bestätigung der regions of interest (ROIs) werden unter Verwendung des 10-20 Systems 3,4,30 erreicht. Ferner wurde die stereotaktische Lokalisierung der Sonden-Array auf der Teilnehmerliste des Schädels durch Überlagerung 3D-Tracking-Informationen aus einer Polhemus Fast Trak-System auf einer anatomischen MRT-Co-Registrierung Scan des Teilnehmers mit Vitamin E Kapseln bei jeder Sonde Lage 3,4 platziert durchgeführt bestätigt. Optimale Positionierung Teilnehmer beteiligt Platzierung die Teilnehmer bequem in einem Liegestuhl, mit Lichtwellenleiter lose hängend, ohne Kontakt mit dem Körper oder Stuhl. <ol><li> Die folgenden Kopf Messungen werden mit einem Maßband genommen und sich auf die Teilnehmer Datenblatt geschrieben: <ul><li> Nasion zu Inion rund </li><li> Nasion zu Inions über top </li><li> Ohr zum Ohr über Oberseite </li></ul></li><li> Chirurgische Band kann verwendet werden, um spezifische Zielregionen zu markieren. In diesem Experiment werden wir markieren Fp, T3/T4, F8/F7 </li><li> Optode Arrays sind auf der Teilnehmerinnen Kopf mit spezifischen Optoden bei 10-20 Punkten als von den Zielen des Experiments gerichtet verankert platziert. </li></ol> Teil 4: Prüfung der Optode Array <ol><li> Einführung in die Hitachi ETG-4000 GUI-Schnittstelle und die Sonde testen. </li><li> Testing-Signal: Einmal Optoden auf die Teilnehmer der Kopfhaut platziert werden, die Qualität des Signals wird getestet. Wenn ein Optode kein klares Signal, Forscher entfernen sanft Haare aus der Verbindung der Optode und der Kopfhaut. Anlässlich der Optoden Möglicherweise müssen Sie mit einem Alkoholtupfer abgewischt werden. </li></ol> Teil 5: Die Ausführung des Experiments. <ol><li> Mindestens zwei Experimentatoren muss immer vorhanden sein in den Raum, eine Beobachtung der fNIRS Hitachi ETG-4000 Echtzeit ausgelesen und die andere die Beobachtung der Teilnehmer. Mit einer Videokamera auf Teilnehmer ausgerichtet ist sehr für Post-hoc-Beobachtungen empfohlen. Ein Vorteil der fNIRS Hitachi ETG-4000 ist, dass die Video-und fNIRS Signal synchronisiert werden und Co-registriert. Ein Protokoll mit allen relevanten Informationen und Dateien erzeugt wird gehalten. </li><li> Es gibt gut etablierte Methoden für den Aufbau experimentellen hämodynamischen Paradigmen, nämlich Blockbauweise und Event-Related Designs. Für eine vollständige Beschreibung finden Sie in der jüngsten Überprüfung Papier 31. </li></ol> Teil 6: Analyse Sobald alle Daten gesammelt wurden, ist der Teilnehmer für ihre Zeit und die Bereitschaft zur Teilnahme gedankt und verlässt das Labor. Da die Analyse nicht auf der fNIRS Hitachi ETG-4000 getan, als statt dessen werden die Daten an eine Analyse-Computer exportiert. <ol><li> Die Umrechnung von uV an Hämoglobin-Konzentrationen. Als Rohstoff Dämpfungswerte in Dämpfung von Laser-Stärke (wie in uV gemessen) erhoben werden, müssen diese Werte mit Sauerstoff versorgt und sauerstoffarmes Hämoglobin wertvolle umgewandelt werdenes. Dies geschieht mit Hilfe der modifizierten Lambert-Beer-Gleichung. </li><li> Die Anwendung der modifizierten Beer-Lambert wird in zwei Schritten durchgeführt. Unter der Annahme, dass die Streuung konstant über die Weglänge, zuerst die Dämpfung für jede Wellenlänge (&amp;Dgr; λ (t)) wird durch den Vergleich der optischen Dichte der Lichtintensität während der Aufgabe (I Aufgabe) berechnet, um die berechnete Basislinie des Signals ( Ich baseline). Die &amp;Dgr;-Werte für jede Wellenlänge und beprobt Zeitpunkt (t) zur Lösung des modifizierten Lambert-Beer-Gleichung. <table border="0"><tbody><tr><td> Gleichung 1 <img style="float:left;" src="/files/ftp_upload/1268/eq1.jpg" alt="Gleichung 1" /></td><td> Gleichung 2 <img style="float:left;" src="/files/ftp_upload/1268/eq2.jpg" alt="Gleichung 2" /></td></tr></tbody></table></li></ol> λ 1 ∈ deoxy, λ 1 ∈ oxy, λ 2 ∈ deoxy und λ 2 ∈ oxy sind die Konstanten für die Extinktionskoeffizienten, dass der Anteil des Lichts verloren, um die Absorption pro Einheit Konzentration Abstand in das Gewebe zu messen. Der resultierende C Desoxy-und C oxy Werte sind die Konzentrationen von Sauerstoff befreit und oxygenierten Hämoglobins für jedes t. Teil 7: Repräsentative Ergebnisse Typische hämodynamische Reaktion Ergebnisse in mehreren unterschiedlichen Eigenschaften. In der Oxy-Hämoglobin Antwort gibt es zunächst eine charakteristische dip. Dieser Dip tritt als eine Region von Neuronen aktiviert und verbraucht verfügbaren Sauerstoff. Da der Blutfluss erhöht, Durchführung oxygenierten Hämoglobins, steigt die Oxy-Hämoglobin Antwort schnell über dem ursprünglichen Ausgangswert zu einem steady state level. Wenn die Region nicht mehr aktiviert, sinkt die Oxy-Hämoglobin Reaktion zerfällt in den nächsten 12-15 Sekunden und langsam wieder auf das Ausgangsniveau. Es ist gelegentlich ein Unterschreiten, dass vor der hämodynamischen Antwort Rückkehr nach anfänglichen Basis-Ebenen erfolgt. Bad Ergebnisse sind in der Regel in Form von Optoden nicht richtig auf der Kopfhaut oder übermäßige Bewegung sitzt. Diese Arten von Lärm - genannt &quot;Flatling&quot; - werden in der Signal als Mikrovolt Werte und sättigen eine Reihe von verschiedenen Kanälen, sowohl Oxy-und Desoxy-Reaktion zu bewegen in einer koordinierten Art und Weise evident. DEMONSTRATION: Shaking the Faseroptik. Statistische Analysen: Die extrahierten Oxy-und Desoxy-Hämoglobin-Werte für jeden Kanal, für jeden Teilnehmer und für jede Aufgabe kann dann zu herkömmlichen statistischen Analyse unterzogen werden, unter anderem T-Tests, Varianzanalysen, Korrelationen etc.

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The authors have nothing to disclose.

In dieser Studie haben wir gezeigt, die Verwendung eines neuartigen, nicht-invasive Bildgebung des Gehirns fNIRS Technologie für die menschliche Hirnfunktion in Bezug auf die menschliche Kognition und Wahrnehmung zu untersuchen. fNIRS Bildgebung des Gehirns darstellen kann die Zukunft der nicht-invasiven bildgebenden Verfahren, insbesondere bei Säuglingen und Kindern Populationen, dass eines Tages werden weit verbreitet in Forschungslabors kann, Arztpraxen und in den Schulsystemen ermöglicht Klinikern zu grundlegende...

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<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

Eine Explosion der funktionalen Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) Studien, die kortikale Aktivierung in Bezug auf höhere kognitive Prozesse, wie Sprache 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, Speicher 11, 12 und Aufmerksamkeit ist im Gange weltweit mit Erwachsenen, Kindern und Säuglingen 3,4,13,14,15,16,17,18,19 mit typischen und atypischen Erkenntnis 20,21,22. Die zeitgenössische Herausforderung mit fNIRS für kognitive Neurowissenschaften ist die systematische Analyse von Daten, so dass sie universell interpretierbar sind 23,24,25,26 und kann somit wichtige wissenschaftliche Fragen über die funktionelle Organisation und neuronalen Systemen zugrunde liegenden menschlichen höheren Erkenntnis voraus zu erreichen. Bestehende Neuroimaging Technologien haben entweder weniger robust zeitlicher und räumlicher Auflösung. Evozierten Potenziale und Magneto Enzephalographie (ERP-und MEG) haben hervorragende zeitliche Auflösung, während Positronen-Emissions-Tomographie und funktionelle Magnetresonanz-Tomographie (PET und fMRI) eine bessere räumliche Auflösung haben. Die Verwendung von nicht-ionisierender Wellenlängen des Lichts im nahen Infrarot-Bereich (700-1000 nm), wo Oxy-Hämoglobin bevorzugt von 680 nm und deoxy-Hämoglobin absorbiert wird, wird vorzugsweise durch 830 nm (z. B. in der Tat, die sehr Wellenlängen in hardwired absorbiert die fNIRS Hitachi ETG-400-System dargestellt), ist fNIRS gut für Untersuchungen der höheren Erkenntnis geeignet, weil es sowohl gute zeitliche Auflösung (~ 5s) ohne Verwendung von Strahlung und gute räumliche Auflösung (~ 4 cm Tiefe) und nicht von den Teilnehmern in einem geschlossenen Struktur 27,28 sein. Die Teilnehmer kortikale Aktivität kann beurteilt, während bequem in einem gewöhnlichen Stuhl (Erwachsene, Kinder) sitzen oder sogar in mom s Runde (Kleinkinder) sitzen. Bemerkenswert ist, dass NIRS einzigartige tragbare (von der Größe eines Desktop-Computer), nahezu geräuschlos und kann ein Teilnehmer subtile Bewegung zu tolerieren. Dies ist besonders hervorragend für die neuronale Studium der menschlichen Sprache, die notwendigerweise als eine der wichtigsten Komponenten der Bewegung des Mundes beim Sprechen Produktion oder die Hände in Gebärdensprache. Die Art und Weise, in der die hämodynamische Antwort ist lokalisiert ist durch eine Reihe von Laser-Emitter und-Detektoren. Strahler emittieren ein bekannter Intensität der nicht-ionisierenden Licht, während Detektoren die Menge zurück reflektiert von der kortikalen Oberfläche zu erkennen. Je näher die Optoden, desto größer ist die räumliche Auflösung, während die weiter auseinander die Optoden, desto größer ist die Eindringtiefe. Für die fNIRS Hitachi ETG-4000-System die optimale Penetration / Auflösung der Optode Array ist 2cm gesetzt. Unser Ziel ist es, unsere Methode der Erfassung und Analyse von Daten fNIRS, um die Standardisierung auf dem Gebiet und ermöglichen verschiedene fNIRS Labors weltweit einen gemeinsamen Hintergrund haben zu demonstrieren.

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

Hier beschreiben wir eine Datenerhebung und Datenanalyse-Verfahren für die funktionelle Nahinfrarot-Spektroskopie (fNIRS), eine neue, nicht-invasive Bildgebung des Gehirns System in den kognitiven Neurowissenschaften, insbesondere in das Studium Kind die Entwicklung des Gehirns. Diese Methode bietet einen universellen Standard für die Datenerfassung und Analyse entscheidend für die Interpretation der Daten und der wissenschaftlichen Entdeckung.

Exploring Cognitive Functions in Babies, Kinder &amp; Erwachsene mit Nahinfrarot-Spektroskopie

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

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Research

JoVE Journal

Biology

20.4K Aufrufe.  University of Michigan, Ann Arbor. Hier beschreiben wir eine Datenerhebung und Datenanalyse-Verfahren für die funktionelle Nahinfrarot-Spektroskopie (fNIRS), eine neue, nicht-invasive Bildgebung des Gehirns System in den kognitiven Neurowissenschaften, insbesondere in das Studium Kind die Entwicklung des Gehirns. Diese Methode bietet einen universellen Standard für die Datenerfassung und Analyse entscheidend für die Interpretation der Daten und der wissenschaftlichen Entdeckung.

Serie: 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.

Recordings of Neural Circuits Aktivierung in Frei Behaving Tiere

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

Forschung

Biologie

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.

Montage, Tuning und Verwenden eines aperturlosen Near Field Infrared Mikroskop für 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 ...

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.

Measurement Of neuromagnetischen Hirnfunktionen Kinder im Vorschulalter mit benutzerdefinierten Sized MEG

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.

Verfahren zur Beurteilung der Auswirkungen einer Reihe von Wellenlängen und Intensitäten von Rot / Nah-Infrarot-Licht-Therapie auf oxidativen Stress<em&gt; In-vitro-</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.

Nahes Infrarot (NIR) Licht Erhöht Ausdruck einer Markierung der Funktion der Mitochondrien im Maus Vestibular Sinnesepithel

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.

Funktionelle Rekonstitution und Kanalaktivitätsmessungen von gereinigtem Wildtyp und mutierten CFTR-Protein

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.

Der Chip-exo-Methode: Ermittlung von Protein-DNA-Wechselwirkungen mit Near-Basenpaar Precision

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.

Herstellung einer Nahinfrarot-empfindlichen Core-Shell-Impfstoff-Bereitstellungsplattform

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.

Untersuchung der Adipose-Gewebestruktur durch Methylsalicylat-Clearing und 3D-Bildgebung

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.

Analyse der mechanoenzymatischen Eigenschaften prozessiver Myosine mit ultraschneller Kraftklemmenspektroskopie

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