Diese Arbeit wurde von den Wellcome Trust finanziert.

Bevor irgendwelche Studien über Kinder &quot;ethischen Zulassung durchgeführt werden kann und informiert schriftliche Einwilligung der Eltern muss eingeholt werden. In dieser Studie ethische Zustimmung wurde von der University College Hospital Ethics Committee erhalten und informierte schriftliche Einwilligung der Eltern war vor jedem Eingriff erhalten. Diese Studie, die den Standards der Deklaration von Helsinki und Good Clinical Practice-Richtlinien gesetzt entsprachen. 1. Datenerfassung - Setup <ol><li> Setzen Sie ein Minimum von 16 individuellen Einweg-EEG Ag / AgCl Cup-Elektroden auf den Säugling den Kopf nach Haut prepping nach den 10-20 Platzierung der Elektroden (Abbildung 1A). Weitere umfassende Abdeckung erreicht mit einer EEG-Haube mit eingebetteten Elektroden werden. Die Verwendung einer EEG-Haube macht den Prozess schneller und weniger störend, vor allem als Elektroden mit induktiven Gel, bevor Sie die Kappe auf dem Kopf vorbereitet. Der Einsatz von Einweg-EEG-Elektroden erfordertmehr Zeit und Geschick, sondern führt in der Regel eine bessere Aufnahmequalität. Reduzieren Sie die Anzahl der Elektroden, wenn der Zugriff auf das Kind beschränkt ist, sondern immer Mittellinie Elektroden (Cz, CPZ und FCz). Verwenden Sie FCz als Referenz-Elektrode für die Aufnahme. </li><li> Verwenden EEG Leitpaste mit der Elektrode / Haut elektrische Kopplung zu optimieren. </li><li> Ein elastisches Netz über die Elektroden, um sie in Position zu halten. </li><li> Binden Sie die Elektrode führt zusammen, um elektrische Interferenzen zu minimieren. </li><li> Legen Sie eine Masseelektrode auf der Brust oder Kopf. </li><li> Legen EMG-Elektroden auf den Bizeps femoris beider Beine nach Haut prepping (Abbildung 1B). </li><li> Zur Aufzeichnung EKG-Aktivität statt Kabel 1 EKG-Elektroden auf den Körper nach Haut prepping (einer Elektrode auf der linken Seite der Brust, auf der rechten Seite und verwenden die gleiche Masse-Elektrode für die EEG). </li><li> Legen Sie eine Bewegung Wandler auf den Bauch, um die Atmung zu messen. </li><li> Legen Sie ein Pulsoximeter-Sonde auf dem Fußzu messen, Sauerstoffsättigung und Herzfrequenz. Stellen Sie sicher, dass die Sonde in Ort und dass ein kontinuierliches Signal ist ohne Aussetzer aufgezeichnet ist gesichert. Das Oximeter Sonde muss auf dem Fuß, der Gegenseite an den Fuß, die Sie beabsichtigen, zu stimulieren platziert werden. </li><li> Richten Sie ein Stativ montiert Camcorder auf das Gesicht des Säuglings Rahmen, so dass Veränderungen in Mimik erfasst werden können. </li><li> Legen Sie eine Leuchtdiode (LED) in der Kamera-Rahmen. Die LED ist auf den Zeitpunkt Schaltung verbunden, so dass es Blitz, wenn die Stimulation wird präsentiert, um das EEG, EMG-und Videoaufnahmen zu synchronisieren. </li></ol> 2. Datensammlung - Aufnahme <ol><li> Starten Videoaufnahme. </li><li> Starten Pulsoximetrie Aufnahme. </li><li> Starten EEG / EMG-Aufzeichnung. </li><li> Warten Sie, bis das Kind nieder. </li><li> Halten Sie den Fuß, als ob die Durchführung einer Ferse Lanze und manuell Event markieren die EEG-und EMG-Aufzeichnungen. Diese Epoche wird verwendet, um einen Teil der Kontrolle Hintergrund EEG zu identifizierenund EMG. </li><li> Übernehmen Touch Stimulation durch leichtes Antippen eines Gummistopfen, dass der Arm einer Sehne Hammer gegen die Oberfläche der Ferse befestigt ist. Stimulieren Sie den Fuß, die nicht an das Pulsoximeter angeschlossen ist. Wenn das Kind angeregt wird, die EEG / EMG-und Video-Aufzeichnung muss event-markiert, um die Zeit, in der Aufnahme zu identifizieren, wenn die Stimulation erfolgte. Der Touch-Stimulation kann Event-Kennzeichnung durch das Anbringen einer Impedanz Kopf, um die Sehne Hammer, die elektronisch Links der Stimulator des Kontrollgeräts. Die Videoaufnahme wird durch die LED-Blitz Event-Kennzeichnung. Wiederholte berührt angewendet werden können und der Reiz an unterschiedliche Regionen des Körpers angewendet werden, dh die Schulter </li><li> Tragen Sie einen nicht-schädliche Kontrolle Stimulation durch Drehen der Lanzette um 90 Grad und stellen Sie es an den Fuß, so dass, wenn die federbelastete Klinge freigesetzt wird es nicht in Kontakt mit der Haut. Dieses Ereignis kann viel Zeit gesperrt mit einem Beschleunigungsmesser an der Oberseite des tEr Lanze. Der Beschleunigungssensor erkennt die Schwingung, wenn die Klinge freigegeben auftritt. </li><li> Führen Sie die klinisch-essential Ferse Lanze in Übereinstimmung mit klinischen Praxis bei der Neugeborenen-Einheit. Warten Sie, bis die EEG-Aktivität, bevor Sie die Ferse Lanze angesiedelt ist. Time-Verriegelung der Ferse Lanze kann in der gleichen Weise wie für die Steuerung Stimulation durchgeführt werden. Nach der Ferse Lanze, nicht quetschen den Fuß für mindestens 30 Sekunden, um sicherzustellen, dass die aufgezeichneten Antworten ausschließlich auf die Lanze. </li><li> Stellen Sie sicher, dass die erforderliche Menge Blut gesammelt und bereiten die Proben für die klinische Analyse. </li><li> Speichern Sie die Daten und beenden Sie alle Aufnahmen. </li><li> Notieren Sie sich die Säuglings demografische Informationen und die experimentelle Details und geben sie in eine Datenbank zur sicheren Lagerung und zukünftige Referenz. </li><li> Wiederholen Sie diesen Vorgang in der erforderlichen Proben von Säuglingen. In diesem Beispiel wird die Zahl der Kinder = 23. </li></ol> 3. EEG-Daten-Analyse <ol><li> Neues EEG Epochen der 1,7 Sekunden, die jeder Berührung, Kontrolle und Lanze Stimulation und Hintergrund EEG entsprechen. Epochen sollte 0,6 Sekunden vor jeder Veranstaltung starten. Die Anzahl der Epochen, die der jeweiligen Modalität sollten die gleichen sein. </li><li> Baseline korrigieren Epochen durch Subtraktion der durchschnittliche Ausgangswert des Signal-und Hochpassfilter sie bei 0,1 Hz. </li><li> Betrachten wir die Epochen in CPZ oder Cz für die weitere Analyse aufgenommen und schließt Epochen, die durch Bewegung Artefakt kontaminiert waren. Movement Artefakt ist als eine Änderung in der Amplitude größer als 50mV in weniger als 50ms definiert. </li><li> Richten Sie die Spuren für Latenz-Jitter korrekte zwischen 50 und 300 ms nach Stimulation und Verhalten Principal Component Analysis (PCA) in dieser Zeitspanne um die taktile Potential (dh EEG-Aktivität auf taktile Stimulation bezogen) zu identifizieren. Betrachten wir die Epochen, um die Variablen und die Zeitpunkte der Beobachtungen. PCA zersetzt sich das EEG Epochen in grundlegenden Wellenformen, genannt die wichtigsten Komponenten (PCs) und stellen eine systematische Variation der Amplitude des Signals über die Zeit Punkte. </li><li> Run one-way Analyse der Varianz (ANOVA) auf die Gewichte von jedem der ersten 2 PCs zu bestimmen, welche PC stellt das taktile Potenzial. Dadurch wird der PC, dessen Gewichte waren deutlich größer folgenden taktile Stimulation im Vergleich zu Hintergrund EEG werden. </li><li> Richten Sie die Spuren für Latenz-Jitter zwischen 300 und 700 ms nach Stimulation und Verhalten PCA in diesem Zeitintervall zu korrigieren. </li><li> Run one-way ANOVA über die Gewichte von jedem der ersten 2 PCs zu bestimmen, welche PC stellt den nozizeptiven-spezifische Potenzial. Dadurch wird der PC, dessen Gewichte waren deutlich größer folgenden schädlichen Stimulation im Vergleich zu taktilen Stimulation und Hintergrund EEG werden. </li></ol> 4. EMG-Daten-Analyse <ol><li> Berechnen Sie die Root-Mean-Square (RMS) des EMG-Signals in den ersten 1000 ms post Stimulation für die Steuerung und Lanze Reizen. </li><li> Führen Sie einen t-Test aufdie RMS-Werte der nozizeptiven-spezifische Spinalreflex Widerrufsrechts festzulegen. </li></ol> 5. Repräsentative Ergebnisse <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig1.jpg" /> <strong&gt; Abbildung 1 (A) (i)-Diagramm und (ii) Foto von der Elektrode Praktika für EEG-Aufzeichnungen (modified internationalen 10/20 Platzierung der Elektroden-System);. (B) Schematische Darstellung der Elektrode Praktika für EMG-Aufzeichnungen auf dem Bizeps femoris . <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig2.jpg" /> . Abbildung 2 (A) Beispiele für die sensorische Potential bei Cz hervorgerufen durch Berührung in 3 Kindern, (B) Beispiele für die nozizeptive-spezifische Potenzial an Cz durch schädliche Lanze in 3 Kindern hervorgerufen. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig3.jpg" /> Abbildung 3. Abhängigkeit der PC Gewichte auf Anregung Modalität bei Cz (Mittelwert ± SEM). Der PC zwischen 50-300 ms nach dem Beginn des Stimulus erhalten ist eine taktile Potential und die PC zwischen 300-700 ms nach dem Beginn des Stimulus erhalten stellt eine nozizeptive-spezifische Potenzial. Die PCs (fette Linien) befinden sich auf der großen Durchschnitten überlagerterhalten auf alle Arten Stimulation (Hintergrund EEG, Berührung, schädliche Lanze) nach den einzelnen Spuren in der angegebenen Zeitspanne ausgerichtet wurden. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig4.jpg" /> Abbildung 4. (A) Beispiel für die EMG-Aktivität in einem Kleinkind nach (i) schädliche Ferse Lanze und (ii) Berührung der Ferse. (B) Mittlere (± SE) EMG root-mean-square EMG-Aktivität bei Säuglingen nach der schädlichen Ferse und nicht-schädliche Berührungsreize.

<ol>
	<li>Fitzgerald, M., Walker, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infant+pain+management:+a+developmental+neurobiological+approach.">Infant pain management: a developmental neurobiological approach.</a> Nat. Clin. Pract. Neurol. 5 (1), 35-35 (2009).</li><li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+sucrose+as+an+analgesic+drug+for+procedural+pain+in+newborn+infants:+a+randomised+controlled+trial.">Oral sucrose as an analgesic drug for procedural pain in newborn infants: a randomised controlled trial.</a> Lancet. 376 (9748), 1225-1225 (2010).</li><li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evoked+potentials+generated+by+noxious+stimulation+in+the+human+infant+brain.">Evoked potentials generated by noxious stimulation in the human infant brain.</a> Eur. J. Pain. 14 (3), 321-321 (2010).</li><li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Premature+infants+display+increased+noxious-evoked+neuronal+activity+in+the+brain+compared+to+healthy+age-matched+term-born+infants.">Premature infants display increased noxious-evoked neuronal activity in the brain compared to healthy age-matched term-born infants.</a> Neuroimage. 52 (2), 583-583 (2010).</li></ol>

Die Autoren erklären, dass sie nichts offen zu legen haben.

Dieses Video zeigt, wie elektrophysiologischen Reaktionen, durch taktile und schädliche Stimulation hervorgerufen, in der menschliche Säugling mit EEG-und EMG-Aufnahmen charakterisiert werden kann. Studien dieser Art werden dazu beitragen, die Entwicklung und Plastizität des menschlichen Schmerzes Verarbeitung zu verstehen, und führen zu einer verbesserten klinischen Beurteilung und Behandlung von Schmerzen Kind 1, 2. Der Erfolg dieser Versuche erfordert die enge Zusammenarbeit in einem multidisziplinären Team. Expertise im Bereich der Neonatologie, Klinische Neurophysiologie, Biotechnik und Entwicklungsstörungen Neurowissenschaften erforderlich. Es ist wichtig, dass der Säugling die Pflege höchste Priorität zu nehmen, wenn diese Experimente durchgeführt werden. Die Forschung Krankenschwester oder Arzt, der die Ferse Lanze führt hat die Verantwortung für das Kind das Wohlbefinden und muss sicherstellen, dass das Experiment in Übereinstimmung mit der klinischen Praxis durchgeführt wird. Zulassung aus dem Krankenhaus Ethikkommission und written die Zustimmung der Eltern notwendig sind, um diese Studien durchzuführen. Die Ferse Lanze ist eine klinisch-gewünschte Ereignis und kann nicht für den Zweck der Studie wiederholt werden. Es ist daher wichtig, dass die Aufnahme in eine zuverlässige und robuste Art, die nicht mit der klinischen Praxis 3, 4 nicht beeinträchtigt wird gesammelt. Insbesondere ist es wichtig, dass die Methode zur Zeit-lock die Stimulation der zuverlässig ist und beeinträchtigt nicht die klinische Blutentnahme. Alle Maßnahmen des Säuglings Schmerzen sind notwendigerweise indirekt, als solche ist es wichtig festzustellen, dass die aufgezeichneten Aktivität speziell von den schädlichen Ereignis und nicht für andere Aspekte des kindlichen Pflege 2 hervorgerufen. Dies kann über eine sorgfältige technische Ausführung und Nachbearbeitung der Daten erreicht werden.

electrophysiological measurements and analysis of nociception in human infants

Schmerz ist eine unangenehme sensorische und emotionale Erfahrung. Da Säuglinge kann nicht mündlich berichten über ihre Erfahrungen, aktuelle Methoden der Schmerz Beurteilung auf Verhaltens-und physiologische Reaktionen des Körpers, wie weinen, Körperbewegungen oder Veränderungen in Mimik basiert. Während diese Maßnahmen zeigen, dass Säuglinge eine Antwort montieren folgenden schädlichen Stimulation, sind sie beschränkt zu sein: sie sind auf die Aktivierung der subkortikalen somatischen und autonomen motorischen Bahnen, die nicht zuverlässig kann die zentrale sensorische Verarbeitung im Gehirn verknüpft werden basieren. Wissen, wie das zentrale Nervensystem reagiert auf schädliche Ereignisse können einen Einblick, wie nozizeptive Informationen und Schmerzen bei Neugeborenen verarbeitet sind. Die Ferse Stechhilfe Verfahren verwendet, um Blut aus Krankenhaus Säuglinge Extrakt bietet eine einzigartige Gelegenheit, Schmerzen in der Kindheit zu studieren. In diesem Video beschreiben wir, wie Elektroenzephalographie (EEG) und Elektromyographie (EMG), um diesen Vorgang ca. Zeit-lockedn verwendet werden, um nozizeptiven Aktivität im Gehirn und Rückenmark zu untersuchen. Dieser integrative Ansatz zur Messung der Säugling Schmerzen hat das Potenzial, den Weg für eine effektive und sensitive klinische Mess-Tool zu ebnen.

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Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants

Die Beurteilung und Behandlung von Schmerzen bei Kindern ist schwierig, weil Säuglinge kann nicht mündlich berichten über ihre Erfahrungen. In diesem Video beschreiben wir quantitative elektrophysiologischen Methoden und Analysetechniken, die verwendet werden, um die Reaktion auf schädliche Ereignisse aus der Säugling Nervensystems gemessen werden kann.

Elektrophysiologische Messungen und Analyse von Nozizeption in Human Infants

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. Since infants cannot verbally report their experiences, current methods of pain assessment are ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

17.1K Aufrufe.  University College London. Die Beurteilung und Behandlung von Schmerzen bei Kindern ist schwierig, weil Säuglinge kann nicht mündlich berichten über ihre Erfahrungen. In diesem Video beschreiben wir quantitative elektrophysiologischen Methoden und Analysetechniken, die verwendet werden, um die Reaktion auf schädliche Ereignisse aus der Säugling Nervensystems gemessen werden kann.

Serie: Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants

Electrophysiological Measurements from a Moth Olfactory System

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single sensillum recordings (SSR), which are summed responses from all odorant receptor neurons (ORNs) located on the antenna and from those housed in individual sensilla, respectively. These approaches have been exploited for getting a better understanding of insect chemical communication. The identified stimuli can then be used as either attractants or repellents in management strategies for insect pests.

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single sensillum recordings (SSR), which are summed responses from all odorant receptor neurons (ORNs) located on the antenna and from those housed in individual sensilla, respectively.

Elektrophysiologische Messungen von einer Moth Riechsystem

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single ...

Forschung

Neurowissenschaften

Time-lapse Live Imaging of Clonally Related Neural Progenitor Cells in the Developing Zebrafish Forebrain

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To understand the behavior of neural progenitor cells in the complex in vivo environment, time-lapse live imaging of neural progenitor cells in an intact brain is critically required. In this video, we exploit the unique features of zebrafish embryos to visualize the development of forebrain neural progenitor cells in vivo. We use electroporation to genetically and sparsely label individual neural progenitor cells. Briefly, DNA constructs coding for fluorescent markers were injected into the forebrain ventricle of 22 hours post fertilization (hpf) zebrafish embryos and electric pulses were delivered immediately. Six hours later, the electroporated zebrafish embryos were mounted with low melting point agarose in glass bottom culture dishes. Fluorescently labeled neural progenitor cells were then imaged for 36hours with fixed intervals under a confocal microscope using water dipping objective lens. The present method provides a way to gain insights into the in vivo development of forebrain neural progenitor cells and can be applied to other parts of the central nervous system of the zebrafish embryo.

The present video demonstrates a method which takes advantage of the combination of electroporation and confocal microscopy to perform live imaging on individual neural progenitor cells in the developing zebrafish forebrain. In vivo analysis of the development of forebrain neural progenitor cells at a clonal level can be achieved in this way.

Zeitraffer-Live-Imaging von klonal verbundenen neuronalen Vorläuferzellen in der Entwicklung von Zebrafisch Vorderhirnneuronen

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To ...

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any other current brain imaging technology1,2, is being used increasingly in the study of social cognitive functioning in infants and adults. While dEEG is enabling researchers to examine brain activity patterns with unprecedented levels of sensitivity, conventional EEG recording systems continue to face certain limitations, including 1) poor spatial resolution and source localization3,4,2) the physical discomfort for test subjects of enduring the individual application of numerous electrodes to the surface of the scalp, and 3) the complexity for researchers of learning to use multiple software packages to collect and process data. Here we present an overview of an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults. Although several analytical software techniques can be used to establish indirect indices of source localization to improve the spatial resolution of dEEG, the HydroCel Geodesic Sensor Net (HCGSN) by Electrical Geodesics, Inc. (EGI), a dense sensory array that maintains equal distances among adjacent recording electrodes on all surfaces of the scalp, further enhances spatial resolution4,5,6 compared to standard dEEG systems. The sponge-based HCGSN can be applied rapidly and without scalp abrasion, making it ideal for use with adults7,8, children9,10,11, and infants12, in both research and clinical4,5,6,13,14,15 settings. This feature allows for considerable cost and time savings by decreasing the average net application time compared to other dEEG systems. Moreover, the HCGSN includes unified, seamless software applications for all phases of data, greatly simplifying the collection, processing, and analysis of dEEG data.
The HCGSN features a low-profile electrode pedestal, which, when filled with electrolyte solution, creates a sealed microenvironment and an electrode-scalp interface. In all Geodesic dEEG systems, EEG sensors detect changes in voltage originating from the participant's scalp, along with a small amount of electrical noise originating from the room environment. Electrical signals from all sensors of the Geodesic sensor net are received simultaneously by the amplifier, where they are automatically processed, packaged, and sent to the data-acquisition computer (DAC). Once received by the DAC, scalp electrical activity can be isolated from artifacts for analysis using the filtering and artifact detection tools included in the EGI software. Typically, the HCGSN can be used continuously for only up to two hours because the electrolyte solution dries out over time, gradually decreasing the quality of the scalp-electrode interface.
In the Parent-Infant Research Lab at the University of Toronto, we are using dEEG to study social cognitive processes including memory, emotion, goals, intentionality, anticipation, and executive functioning in both adult and infant participants.

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography dEEG

Dense array electroencephalography is being used increasingly to study social cognitive functions in infants and adults. Here we present an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults.

Untersuchung Social Cognition in Kinder und Erwachsene mit Dense Array Elektroenzephalographie ( D EEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any ...

Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of thermal nociceptors1,2 while the second involves a wholesale (global) activation of most or all such neurons3. Together, these techniques allow visualization and quantification of the behavioral functions of Drosophila nociceptive sensory neurons.
The Drosophila larva is an established model system to study thermal nociception, a sensory response to potentially harmful temperatures that is evolutionarily conserved across species1,2. The advantages of Drosophila for such studies are the relative simplicity of its nervous system and the sophistication of the genetic techniques that can be used to dissect the molecular basis of the underlying biology4-6 In Drosophila, as in all metazoans, the response to noxious thermal stimuli generally involves a "nocifensive" aversive withdrawal to the presented stimulus7. Such stimuli are detected through free nerve endings or nociceptors and the amplitude of the organismal response depends on the number of nociceptors receiving the noxious stimulus8. In Drosophila, it is the class IV dendritic arborization sensory neurons that detect noxious thermal and mechanical stimuli9 in addition to their recently discovered role as photoreceptors10. These neurons, which have been very well studied at the developmental level, arborize over the barrier epidermal sheet and make contacts with nearly all epidermal cells11,12. The single axon of each class IV neuron projects into the ventral nerve cord of the central nervous system11 where they may connect to second-order neurons that project to the brain.
Under baseline conditions, nociceptive sensory neurons will not fire until a relatively high threshold is reached. The assays described here allow the investigator to quantify baseline behavioral responses or, presumably, the sensitization that ensues following tissue damage. Each assay provokes distinct but related locomotory behavioral responses to noxious thermal stimuli and permits the researcher to visualize and quantify various aspects of thermal nociception in Drosophila larvae. The assays can be applied to larvae of desired genotypes or to larvae raised under different environmental conditions that might impact nociception. Since thermal nociception is conserved across species, the findings gleaned from genetic dissection in Drosophila will likely inform our understanding of thermal nociception in other species, including vertebrates.

Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of thermal nociceptors1,2 while the second involves a wholesale (global) activation of most or all such neurons3. Together, these techniques allow visualization and quantification of the behavioral functions of Drosophila nociceptive sensory neurons.

Lokale und globale Methoden zur Beurteilung der thermischen Nozizeption in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

Dual-Elektrophysiologische Recordings synaptisch-evozierte astrogliale und neuronale Antworten in Acute Hippocampusschnitte

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Stereotaxic Injection of a Viral Vector for Conditional Gene Manipulation in the Mouse Spinal Cord

Intraparenchymal injection of a viral vector enables conditional gene manipulation in distinct populations of neurons or particular regions of the central nervous system. We demonstrate a stereotaxic injection technique that allows targeted gene expression or silencing in the dorsal horn of the mouse spinal cord. The surgical procedure is brief. It requires laminectomy of a single vertebra, providing for quick recovery of the animal and unimpaired motility of the spine. Controlled injection of a small vector suspension volume at low speed and use of a microsyringe with beveled glass cannula minimize the tissue lesion. The local immune response to the vector depends on the intrinsic properties of the virus employed; in our experience, it is minor and short-lived when a recombinant adeno-associated virus is used. A reporter gene such as enhanced green fluorescent protein facilitates monitoring spatial distribution of the vector, and the efficacy and cellular specificity of the transfection.

Viral vectors allow for targeted gene manipulation. We demonstrate a method for conditional gene expression or ablation in the mouse spinal cord, using stereotaxic injection of a viral vector into the dorsal horn, a prominent site of synaptic contact between primary somatosensory afferents and neurons of the central nervous system.

Stereotaktische Injektion eines viralen Vektors für Conditional Gene Manipulation im Maus-Rückenmark

Intraparenchymal injection of a viral vector enables conditional gene manipulation in distinct populations of neurons or particular regions of the central ...

In Vivo Electrophysiological Measurements on Mouse Sciatic Nerves

Electrophysiological studies allow a rational classification of various neuromuscular diseases and are of help, together with neuropathological techniques, in the understanding of the underlying pathophysiology1. Here we describe a method to perform electrophysiological studies on mouse sciatic nerves in vivo.
The animals are anesthetized with isoflurane in order to ensure analgesia for the tested mice and undisturbed working environment during the measurements that take about 30 min/animal. A constant body temperature of 37 &#176;C is maintained by a heating plate and continuously measured by a rectal thermo probe2. Additionally, an electrocardiogram (ECG) is routinely recorded during the measurements in order to continuously monitor the physiological state of the investigated animals.
Electrophysiological recordings are performed on the sciatic nerve, the largest nerve of the peripheral nervous system (PNS), supplying the mouse hind limb with both motoric and sensory fiber tracts. In our protocol, sciatic nerves remain in situ and therefore do not have to be extracted or exposed, allowing measurements without any adverse nerve irritations along with actual recordings. Using appropriate needle electrodes3 we perform both proximal and distal nerve stimulations, registering the transmitted potentials with sensing electrodes at gastrocnemius muscles. After data processing, reliable and highly consistent values for the nerve conduction velocity (NCV) and the compound motor action potential (CMAP), the key parameters for quantification of gross peripheral nerve functioning, can be achieved.

In Vivo Electrophysiological Measurements on Mouse Sciatic Nerves

Measurements of nerve conduction properties in vivo exemplify a powerful tool to characterize various animal models of neuromuscular diseases. Here, we present an easy and reliable protocol by which electrophysiological analysis on sciatic nerves of anesthetized mice can be performed.

In-vivo-Elektrophysiologische Messungen an Maus Ischiasnerven

Electrophysiological studies allow a rational classification of various neuromuscular diseases and are of help, together with neuropathological ...

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

How organisms sense and respond to noxious temperatures is still poorly understood. Further, the mechanisms underlying sensitization of the sensory machinery, such as in patients experiencing peripheral neuropathy or injury-induced sensitization, are not well characterized. The genetically tractable Drosophila model has been used to study the cells and genes required for noxious heat detection, which has yielded multiple conserved genes of interest. Little is known however about the cells and receptors important for noxious cold sensing. Although, Drosophila does not survive prolonged exposure to cold temperatures (&#8804;10 &#186;C), and will avoid cool, preferring warmer temperatures in behavioral preference assays, how they sense and possibly avoid noxious cold stimuli has only recently been investigated.
Here we describe and characterize the first noxious cold (&#8804;10 &#186;C) behavioral assay in Drosophila. Using this tool and assay, we show an investigator how to qualitatively and quantitatively assess cold nociceptive behaviors. This can be done under normal/healthy culture conditions, or presumably in the context of disease, injury or sensitization. Further, this assay can be applied to larvae selected for desired genotypes, which might impact thermosensation, pain, or nociceptive sensitization. Given that pain is a highly conserved process, using this assay to further study&#160;thermal nociception will likely glean important understanding of pain processes in other species, including vertebrates.

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

Here we demonstrate a novel assay to study cold nociception in Drosophila larvae. This assay utilizes a custom-built Peltier probe capable of applying a focal noxious cold stimulus and results in quantifiable cold-specific behaviors. This technique will allow further cellular and molecular dissection of cold nociception.

Neuartige Assay für kalte Nozizeption in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larvae

How organisms sense and respond to noxious temperatures is still poorly understood. Further, the mechanisms underlying sensitization of the sensory ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of sciatic nerve injury rodent models. In this protocol, we describe a novel kinematic analysis method that uses a three-dimensional (3D) motion capture apparatus for functional evaluations using a rat sciatic nerve crush injury model. First, the rat is familiarized with treadmill walking. Markers are then attached to the designated bone landmarks and the rat is made to walk on the treadmill at the desired speed. Meanwhile, the posterior limb movements of the rat are recorded using four cameras. Depending on the software used, marker tracings are created using both automatic and manual modes and the desired data are produced after subtle adjustments. This method of kinematic analysis, which uses a 3D motion capture apparatus, offers numerous advantages, including superior precision and accuracy. Many more parameters can be investigated during the comprehensive functional evaluations. This method has several shortcomings that require consideration: The system is expensive, can be complicated to operate, and may produce data deviations due to skin shifting. Nevertheless, kinematic analysis using a 3D motion capture apparatus is useful for performing functional anterior and posterior limb evaluations. In the future, this method may become increasingly useful for generating accurate assessments of various traumas and diseases.

We introduce a kinematic analysis method that uses a three-dimensional motion capture apparatus containing four cameras and data processing software for performing functional evaluations during fundamental research involving rodent models.

3D Kinematische Analyse zur funktionellen Bewertung im Rattenmodell von Ischias-Nerven-Crush-Verletzungen

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Preparation of Acute Human Hippocampal Slices for Electrophysiological Recordings

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for sudden death. Despite an abundance of available treatment options, about 30% of patients are drug-resistant. Several novel therapeutics have been developed using animal models, though the rate of drug-resistant patients remains unaltered. One of probable reasons is the lack of translation between rodent models and humans, such as a weak representation of human pharmacoresistance in animal models. Resected human brain tissue as a preclinical evaluation tool has the advantage to bridge this translational gap. Described here is a method for high quality preparation of human hippocampal brain slices and subsequent stable induction of epileptiform activity. The protocol describes the induction of burst activity during application of 8 mM KCl and 4-aminopyridin. This activity is sensitive to established AED lacosamide or novel antiepileptic candidates, such as dimethylethanolamine (DMEA). In addition, the method describes induction of seizure-like events in CA1 of human hippocampal brain slices by reduction of extracellular Mg2+ and application of bicuculline, a GABAA receptor blocker. The experimental set-up can be used to screen potential antiepileptic substances for their effects on epileptiform activity. Furthermore, mechanisms of action postulated for specific compounds can be validated using this approach in human tissue (e.g., using patch-clamp recordings). To conclude, investigation of vital human brain tissue ex vivo (here, resected hippocampus from patients suffering from temporal lobe epilepsy) will improve the current knowledge of physiological and pathological mechanisms in the human brain.

The presented protocol describes the transport and preparation of resected human hippocampal tissue with the ultimate goal to use vital brain slices as a preclinical evaluation tool for potential antiepileptic substances.

Vorbereitung von akuten menschlichen Hippocampusscheiben für elektrophysiologische Aufnahmen

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for ...