Dieses Verfahren wurde mit Mitteln aus dem Wellcome Trust, Medical Research Council, National Institute for Health Research Oxford Biomedical Research Centre und Rosetrees Vertrauen entwickelt. Die UCL Unit of Funktionelle Neurochirurgie wird von der britischen Parkinson Kammern und der Monument Vertrauen unterstützt.

1. Einwilligung und Biomarker-Identifizierung Dieses Protokoll wurde überprüft und von der National Research Ethics Service Committee genehmigt South Central - Oxford A. <ol><li> Geeignete Themen für Studien identifizieren: Themen sind die, die klinisch als geeignet für die tiefe Hirnstimulation (medizinisch refraktären Parkinson-Krankheit) identifiziert werden. Hinweis: Führen Experiment nach Elektrodenimplantation (Tag 1) und vor der Batterie / Stimulator Platzierung (Tag 7), während die Drähte externalisiert werden. </li><li> Einwilligung Patienten zur Stimulation Prüfung und über Nacht Parkinson-Medikamente Entzug. </li><li> Nach 12 Stunden Entzug der Parkinson-Medikamente, schließen lagerten DBS-Elektroden, geeignete Verstärker (Verstärker muss so konstruiert, Sicherheit geprüft und für intrakranielle neurophysiologischen Einsatz beim Menschen bestätigt) 16. </li><li> Rekord lokale Feldpotential (LFP) in Ruhe von allen Kontakten Mrd.aterally (L &amp; R 0-3 0-3.) </li><li> Neues bipolaren Montagen (0,2 und 1,3) durch Subtraktion der Aufnahmen vom benachbarten Kontakten. </li><li> Führen Sie die spektrale Leistungsanalyse, um patientenspezifische Beta-Spitzenfrequenz und bipolare Kontaktpaar mit der höchsten Beta-Amplitude für die Stimulation Tests zu identifizieren. Hinweis: Mehrheit der PD-Patienten ohne Medikamente eine Beta-Peak 2 haben. Wenn kein Beta-Gipfel ist erkennbar, ohne Medikamente, sollte der Patient von der weiteren Analyse ausgeschlossen werden, da dies DBS Targeting Komplikationen darstellen. </li><li> Wählen Sie den Kontakt für die monopolare Stimulation, die von einer bipolaren Kontaktpaar (0,2 oder 1,3) mit der höchsten Beta-Amplitude überbrückt wird. </li></ol> 2. Anschluss von Patient zu ADBS-Setup <ol><li> Schließen Sie das DBS-Elektrode an den analogen Verstärker und Filter. Hinweis: Bandpassfilter zwischen 3-37 Hz bei 9.100 x Zunahme. </li><li> Schließen Bezug auf Patienten. Hinweis: Es sollte 5 cm x 5 cm Neurostimulator Gel-Elektrode Pad durch eine stan verbunden seindard 2 mm monopolaren Elektrodendraht. Stellen Sie die Elektrode über dem linken Schlüsselbein. </li><li> Verbinden Sie den analogen Verstärker A / D-Wandler und tragbaren Computer mit Signalanalyse-Software. Zweite Phase des Signals um den Patienten spezifischen Beta Spitzen digital-Filter mit einer 4 Hz Durchlassbereich. Überwachung der Beta-Amplitude und nutzen diese, um die Stimulation mit einem vorher festgelegten Schwellenwert steuern. Glatte Beta-Amplitude mit einer Glättungsfenster (400 ms war heuristisch wirksam bei diesem Setup.) </li><li> Schließen D / A-Trigger-Stimulator. </li><li> Schließen Stimulator durch Verstärker Patient. Hinweis: Zur Sicherheit gewährleisten Ladungsdichten auf &lt;30 μQ / cm 2 und Stimulator hat linearen Eingangs begrenzt - Ausgabefunktion. Optisch isolieren Sie alle Verbindungen zu Patient. Stimulator sollte so gestaltet und EN60601-1-medizinischen Sicherheitsstandard als Referenz getestet werden. </li></ol> 3. Konventionelle Prüfung von Dauerimpuls <ol><li> Drehen auf konventionellen Hochfrequenz-Stimulationtion, sondern zunächst auf Null-Spannung (100 ms, 130 Hz, 0 V). Bewerben monopolare Stimulation bei Kontakt durch bipolare Kontaktpaar mit der höchsten Beta-Amplitude überbrückt. Stimulator zu überwachen Auslese kontinuierlich während Experiment, um sicherzustellen, dass die Stimulation geliefert wird, wie erwartet. </li><li> Langsam erhöhen Stimulationsspannung von 0,5 V-Schritten alle paar Minuten, auf der Suche nach klinischen Wirkungsschwelle. Etablieren klinisch nützlich Stimulationsspannung (in der Regel 1,5-3,0 V) zusammen mit minimalen oder keinen Nebenwirkungen wie Parästhesien. </li></ol> 4. Prüfung von Threshold mit Ein / Aus-Schalten und Trigger-Einstellung <ol><li> Mit der Stimulation in der klinisch wirksamen Spannung, schalten Sie den Stimulator mit 250 msec Herunterfahren. </li><li> Mit der Stimulation in der klinisch wirksamen Spannung, schalten Sie den Stimulator auf 250 msec Hochfahren. </li><li> Informieren Sie sich über Parästhesien und alle anderen möglichen Nebenwirkungen erlebt beim Einschalten Stimulation ein und aus. &lt;/ Li&gt; <li> Falls Nebenwirkungen vorhanden sind, verringern die Spannung von 0,25 V und wiederholen Sie die Schritte 4.1 bis 4.3 bis unten Parästhesien auf Ein / Aus-Schaltschwelle. </li><li> Durch Titration finden die Schwelle für Parästhesien mit Ein / Aus-Schalt wieder und stellen Sie die Spannung knapp unterhalb (0,1 V), diese Schwelle für weitere Tests. Wenn dies klinisch unwirksam dann versuchen, andere Kontakt (wählen Sie Kontakt 1 oder 2). Hinweis: Schalt Stimulator-und Ausschalten kann auch in einigen Patienten verursachen eine Spitze Artefakt, möglicherweise im Zusammenhang mit Kapazitätslade an der Gewebeelektrode Schnittstelle. Wie war das Signal-Pass-Band in der Beta Band gefiltert, bevor Sie einen Trigger Ebene wurde dieses Artefakt stark gedämpft. Dennoch in einigen Fällen dieses Artefakt war ausreichend, um Selbstauslösung verursachen. Um dies in diesen Fällen befassen, die Spannung der Stimulation reduziert wir und erhöhte Triggerschwelle selbstauslösende entweichen. Ein anderer Weg, die dies in der Zukunft gelöst werden, wenn notwendig, durch den Einbau voneine Aussperrung Zeit nach jedem Trigger Beginn auf Selbstauslösungen zu vermeiden. </li><li> Schalten Sie Stimulation bei Spannung knapp unter der Ein / Aus-Schaltschwelle Parästhesien oben bestimmt. </li><li> Steigern Beta Amplitude Triggerschwelle auf einem Niveau, das in kürzester Zeit auf Stimulation führt unter Beibehaltung der klinischen Wirkung. Ziel für mindestens 50% ige Reduktion der Zeit auf Stimulation. </li><li> Schalten Sie Anregung und lassen Patienten ohne Stimulation (nach eingerichtet und zwischen Test-Blöcke) für 10 min, um Stimulationseffekt Auswaschen. </li></ol> 5. Prüfung der Patient über verschiedene Stimulationsbedingungen <ol><li> Stellen Sie sicher, Verblindung von Patienten, die Bedingungen (adaptive DBS konventionelle &amp; aus) testen. </li><li> Bewerben jede Testbedingung für mindestens 5 min Stabilisierungszeitraum mit der Bedingung ausgeführt werden, bevor klinische Prüfung beginnt. Fronttestbedingung, um über Themen. Befestigen Sie die Spannung, Impulsbreite und Stimulationsfrequenz identifizierttisch über die Testbedingungen, so daß der einzige Unterschied bezieht sich auf den Zeitpunkt der Anregung bezüglich beta Amplitude. </li><li> Bei einem vorgegebenen Festpunkt nach Beginn der Stimulation (z. B. mindestens 300 sec), beurteilen die Patienten klinisch Effekt durch die UPDRS-Rating-Skala. </li><li> Videoaufzeichnung Bewertung und dann blinden Rate von unabhängigen Experten offline (ohne Steifigkeit.) </li><li> Führen klinische Beurteilung nach objektiven Maßnahmen (Accelerometrie oder actigraphy). </li></ol>

<ol>
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T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexity+of+subthalamic+13-35+Hz+oscillatory+activity+directly+correlates+with+clinical+impairment+in+patients+with+Parkinson's+disease.">Complexity of subthalamic 13-35 Hz oscillatory activity directly correlates with clinical impairment in patients with Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 224 (1), 234-240 (2010).</li><li>Rosin, B., Slovik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Closed-loop+deep+brain+stimulation+is+superior+in+ameliorating+parkinsonism.">Closed-loop deep brain stimulation is superior in ameliorating parkinsonism.</a> Neuron. 72 (2), 370-384 (2011).</li><li>Little, S., Pogosyan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+Deep+Brain+Stimulation+in+Advanced+Parkinson+Disease.">Adaptive Deep Brain Stimulation in Advanced Parkinson Disease.</a> Annals of neurology. 74 (3), 449-457 (2013).</li><li>Afshar, P., Khambhati, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+translational+platform+for+prototyping+closed-loop+neuromodulation+systems.+Frontiers+in+neural+circuits.">A translational platform for prototyping closed-loop neuromodulation systems. Frontiers in neural circuits.</a> 6, (2012).</li><li>Eusebio, A., Thevathasan, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+can+suppress+pathological+synchronisation+in+parkinsonian+patients.">Deep brain stimulation can suppress pathological synchronisation in parkinsonian patients.</a> Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry. 82 (5), 569-573 (2011).</li><li>Little, S., Pogosyan, A., Kuhn, A. A., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beta+band+stability+over+time+correlates+with+Parkinsonian+rigidity+and+bradykinesia.">Beta band stability over time correlates with Parkinsonian rigidity and bradykinesia.</a> Experimental neurology. 236 (2), 383-388 (2012).</li></ol>

LZ, MH: Beratung, Reiseunterstützung, Sprechen Gebühren, Medtronic, St. Jude. TF: Beratung, AbbVie Pharmaceuticals, St Jude, Medtronic; PL: Beratung, Sprechen Gebühren, Medtronic, St. Jude. PB: Beratung, Medtronic, Sapiens.

Dieser Artikel beschreibt eine neue Methode für die Untersuchung und Bestätigung der adaptive Tiefenhirnstimulation bei postoperativen Patienten. DBS-Behandlung ist Teil der Standard-Behandlung für PD, essentiellem Tremor und Dystonie und wird eingeführt und in einer Reihe von anderen Bedingungen, einschließlich Cluster-Kopfschmerzen, Epilepsie, Gilles de la Tourette-Syndrom, Zwangsstörungen und Depressionen getestet. Derzeit alle klinischen Stimulation Paradigmen beschäftigen kontinuierliche Open-Loop-Stimulation und obwohl diese einfache Stimulation Paradigmen sind oft wirksam, es ist zu hoffen, dass sie deutlich, indem sie die auf Krankheit geeignete Biomarker und damit Stimulation in einer informierten, Patienten-Optimierung verbessert werden spezifische Art und Weise. Verfahren hier beschrieben, erlaubt die Prüfung von ADBS bei Patienten nach der ersten Operation (Elektrodenimplantation) vor Internalisierung und Implantation der Batterie und Stimulator externalisierten. Unter Verwendung dieses Verfahrens wird es gehofftVordergrund, dass die Forscher die Wirksamkeit der ADB mit einer Reihe von Biomarkern für das gesamte Spektrum von Erkrankungen, für die DBS wird verwendet, zu untersuchen. Dies kann dann zu Studien in den chronisch implantierten klinischen Umfeld führen. Das Protokoll, das wir verwendet und festgestellt, um erfolgreich zu sein haben, ist oben beschrieben. Wir erkennen eine Reihe von kritischen Schritte zur Feinabstimmung des Prozesses, um eine erfolgreiche ADBS zu erreichen. Parameter, die in diesem einfachen Setup ADBS gesteuert werden können, gehören Spannung, Auslöseschwelle, Stimulationskontakt und Rampendauer. Diese müssen alle gegen die Nebenwirkungen von Schalt Stimulation ein und aus (Parästhesien) ausgeglichen werden, technische Probleme (wiederkehrende &quot;Selbst&quot; Triggerung) und der klinischen Wirksamkeit. Schalt Stimulation und Ausschalten bewirkt eine spannungsabhängige Artefakte im LFP dass trotz Filterung können möglicherweise in den Frequenzbereich von Interesse austritt. In schweren Fällen kann das System die Selbstauslöser auch in Abwesenheit eines verursachenErhebung in der Biomarker-Signal, hier-Beta-Aktivität in der lokalen Feldpotenzial. Dies stellt kein Sicherheitsproblem darstellen, da sie effektiv in die ADBS wobei die ganze Zeit und damit imitiert CDBs von dem bekannt ist, sicher zu sein führt. Es wird jedoch zu einem Mangel an Reaktivität beta Amplitude und damit den Verlust der potenziellen Nutzen ADBS über CDBS führen. Wir fanden, dass, falls notwendig, kann selbst Triggerung durch Reduzieren der Stimulationsspannung, Anhebung der Schwelle oder die Änderung der Stimulationskontakt vermieden werden. Die 250 ms Rampen der Stimulation ein-und ausschalten wurde zu zufriedenstellenden Kompromiss im Hinblick auf die Verhinderung von Parästhesien unter Beibehaltung der Reaktionsfähigkeit der ADBS sein. Zur Zeit haben Parameter, die heuristisch, um die beste Reaktion Profil des einzelnen Patienten zu erreichen, eingestellt werden, und wir haben noch nicht konsequente Regeln, die anwendbar sind auf Konzernebene, dies zu erreichen, zuverlässig identifiziert. Dennoch in allen bisher untersuchten Patienten fanden wir,dass heuristische Einstellung von Spannung, Triggerschwelle und Stimulationskontakt aktiviert ADBS wirksame und optimale Parameter wurden in weniger als 30 min ermittelt. Es ist zu hoffen, dass das Management von Nebenwirkungen (Parästhesien von Ein / Aus-Schalten) und Artefaktkontamination (möglicherweise, um Gewebe-Elektroden-Kapazität bezogen) weiter untersucht und besser verstanden zu allgemeineren Vorschriften über ihre Minimierung abzuleiten. Das Potenzial für die Exploration Parameterraum wird auch größer und komplizierter als die Komplexität von Biomarkern und Stimulation Algorithmen wachsen werden. Zum Beispiel, Hochfrequenz-Leistungsverhältnisse, Phasenamplitudenkopplungs und Beta-Variabilität haben alle gezeigt, um Parkinson-Zustand 9,10,12,17 beziehen. Die in diesem Dokument beschriebenen Methode die systematische Untersuchung solcher Parameter und ihre Wirkung auf die klinische Wirksamkeit der Stimulation neben ihrer Nebenwirkungsprofil zu ermöglichen. Allerdings ist die thorough Optimierung aller Parameter in der Zukunft wahrscheinlich erleichtert werden einmal DBS Modelle und Algorithmen Optimierungsroutinen, die auf der Reaktion des Biomarkers anstatt klinischen Effekte konzentrieren können Begrenzung der Parameterbereiche empirisch gesucht werden. Dieses Verfahren hat eine verbesserte Energieverbrauch und die klinische Wirksamkeit gezeigt, im Vergleich zu herkömmlichen DBS und das Potential hat, weiter in PD mit Fortschritt im Verständnis bezüglich Biomarker und Stimulationsmuster verbessert werden. In anderen Bedingungen, wo DBS verwendet wird, viel weniger bekannt ist, in Bezug auf zugrunde liegende Pathophysiologie und damit entsprechende Biomarker sind noch nicht vollständig ermittelt werden. Wesentliche weitere Forschung ist erforderlich, um vollständig zu nutzen das Potenzial der ADB in Parkinson und seine Machbarkeit in einer Reihe von anderen möglichen neurologischen und neuropsychiatrischen Erkrankungen, in der Schwere und Wertschwankungen über die Zeit zu erkunden.

Parkinson-Krankheit ist eine degenerative gemeinsame schweren, behindernden Bewegungsstörung, für die langfristige medizinische Behandlung unbefriedigend 1 ist. DBS ist für erweiterte medizinisch refraktären PD ist aber in Bezug auf Wirksamkeit, Nebenwirkungen und kosten 2 beschränkt. Konventionelle Stimulation heuristisch durch einen Bewegungsstörungen Spezialist und links kontinuierlich ohne Änderung läuft bis zur nächsten Klinik zu besuchen. Typische Stimulationsparameter sind 60 ms Pulsbreite, 3 V Intensität und 130 Hz Wiederholung. Allerdings kann diese kontinuierliche Hochspannungs Stimulation mit normalen Motor Funktionieren 3 stören. Ähnlich wie Herzschrittmacher hat erfolgreich von der einfachen Open-Loop-Systeme, komplexe reagiert geschlossene Systeme umgestellt, mit einem zugehörigen Verbesserung der Ergebnisse ist zu hoffen, dass DBS kann in ähnlicher Weise, indem sie die auf zugrunde liegende Gehirnrhythmen verbessert werden - adaptive DBS (ADB) 4 , 5. In order zu ADBS realisieren, ist es zunächst wichtig, zuverlässige Biomarker der Krankheit zu identifizieren. Parkinson-Krankheit ist durch prominente beta (13-33 Hz) Schwingungen in der gesamten Basalganglien Schaltung 2 gespeichert ist. Diese Beta-Schwingungen werden von Levodopa und DBS im Verhältnis zur Verbesserung der klinischen Zustand 6,7 unterdrückt. Sie sind stabil und robust in der Langzeit-und aus den gleichen Elektroden für klinische DBS macht sie zu attraktiven Zielen für Biomarker 8 aufgezeichnet werden. Neben den Beta-Schwingungen, eine Reihe von anderen, komplexeren, potenzielle Biomarker identifiziert worden, die gezeigt haben, um die Schwere der Symptome 2,9-12 beziehen. Primatenmodell von PD-13 - Nachweis der Grundsatz der ADB hat nun in einem nicht nachgewiesen worden. Dieser verwendet eine einzelne kortikalen motorischen Neurons auf die Stimulation mit dem Brennen des Neurons Auslösung DBS Stimulation nach einer festgelegten Verzögerung steuern. Die Studie berichtet, dass anpassenive Stimulation war wirksamer als herkömmliche DBS. Die jüngsten Arbeiten hat sich seitdem erfolgreich auf den Menschen ausgedehnt ADBS, die Methode, für die in diesem Artikel JoVE 14 vorgestellt. Diese Studie untersuchte Patienten mit PD in der unmittelbaren postoperativen Phase vor der Internalisierung ihrer Leitungen und Verbindung zu ihren Akku / Stimulator. Beta-Schwingungen in Echtzeit online überwacht und verwendet, um die Zeitsteuerung von Hochfrequenzstimulation zu steuern. Dies führte zu einer Reduktion&gt; 50% des Stromverbrauchs und einer Verbesserung der motorischen Beeinträchtigung von 25% im Vergleich zu Standard-Stimulation. Diese Ergebnisse müssen in der chronisch implantierten Zustand, in dem Schwellenwerte und effektive Stimulationsparameter können sowie Wirkstoffspiegel verändern repliziert werden. Als solche müssen Biomarker und Regelalgorithmen angepasst und entsprechend angepasst werden und in der Tat kann auch erfordern weitere Komplexität auf diese verschiedenen Parameter Landschaft anzupassen. Geräte, die für längerfristige st ausgestattet sindimulation und Aufnahme werden derzeit entwickelt und in einem Forschungseinstellung 15 erprobt. Inzwischen gibt es einen Bedarf für eine Plattform, die es werden die möglichen Vorteile der adaptiven DBS und die Algorithmen, die ihre Leistung zu untermauern weiter evaluiert und verfeinert werden. Dies ist ein wichtiger Schritt, da Fehler und suboptimale Ansätze sind schwieriger umzukehren, sobald Systeme sind für die chronische Verwendung internalisiert. Darüber hinaus sind Kurzzeitstudien notwendig, die Anstrengungen bei der Überwindung der Herausforderungen implizit in die Entwicklung chronischer verinnerlichten adaptive DBS-System zu motivieren. Das Ziel dieses Berichtes ist es, Methoden Forschern ermöglichen, eine Reihe von verschiedenen Biomarkern und Stimulation Paradigmen in der DBS-Patienten zu erforschen und um die Parameter zu optimieren, um die Wirksamkeit zu maximieren und Nebenwirkungen / Stromverbrauch zu minimieren. Es ist das erste Verfahren dieser Art, die bei Patienten mit Parkinsonismus und ist relativ einfach und leicht anzuwenden ist leer. Das Verfahren wurde entwickelt, to untersuchen jede DBS Patienten, für den gibt es eine bekannte und LFP-Biomarker, die einen Zeitraum von Externalisierung (bis zu 1 Woche Zeit, als Elektrodendrähte sind extra-Schädel-und für Experimente zur Verfügung vor, um die Batterie / Stimulator Insertion) hat nach der Operation.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">StimRecord Amplifier (3-37 Hz)</td>
			<td style="width:71px;">In house</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td style="width:167px;">Common mode rejection, 3-37Hz (bandpass), x9500 amplifier. See - Eusebio, A et al. Deep brain stimulation can suppress pathological synchronisation in parkinsonian patients. JNNP (5), 569&#8211;573 (2011)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1401 Digital acquisition unit</td>
			<td style="width:71px;">CED</td>
			<td style="width:119px;">Micro 1401-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Spike 2 software</td>
			<td style="width:71px;">CED</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stimulator</td>
			<td style="width:71px;">In house</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>Biphase, variable, ramped stimulator. See - Little et al. Adaptive deep brain stimulation in advanced Parkinson&#39;s disease. Annals of Neurology 2013.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Gel electrode reference pad</td>
			<td style="width:71px;">Axelgaard</td>
			<td style="width:119px;">895220</td>
			<td>5x5 cm PALS platinum gel electrode pad</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

controlling parkinson's disease with adaptive deep brain stimulation

Adaptive Tiefenhirnstimulation (ADB) hat das Potenzial zur Verbesserung der Behandlung der Parkinson-Krankheit durch die Optimierung der Stimulation in Echtzeit nach schwankenden Krankheit und Medikamente Staat. In der vorliegenden Realisierung der adaptiven DBS erfassen wir von den DBS-Elektroden in den Nucleus subthalamicus bei Patienten mit Parkinson-Krankheit in der frühen postoperativen Phase implantiert stimulieren. Lokale Feldpotentiale analogen zwischen 3 und 47 Hz gefiltert, bevor sie zu einer Datenerfassungseinheit, wo sie digital wieder um den Patienten spezifischen beta Spitzen gefiltert, gleichgerichtet und geglättet, um eine Online-Messung der beta Amplitude geben geleitet. Ein Schwellenwert für Beta-Amplitude wird heuristisch festgelegt, die, wenn überquerte, geht ein Triggersignal an den Stimulator. Der Stimulator dann Rampen bis Stimulation zu einem vorher festgelegten klinisch effektive Spannung über 250 ms und weiter zu stimulieren, bis die Beta-Amplitude wieder unter den Schwellenwert fällt.Die Stimulation wird in dieser Weise mit kurzen Episoden von abgeschrägten DBS während Zeiten erhöhter Beta-Macht. Klinische Wirksamkeit ist nach einem Zeitraum von mindestens Stabilisierung (5 min) durch die unblinded und blendete Video Beurteilung der motorischen Funktion über eine Auswahl von Noten vom Unified Parkinson-Rating Scale (UPDRS) bewertet. Neuere Arbeiten haben eine Reduzierung des Stromverbrauchs mit ADBS sowie eine Verbesserung der klinischen Scores im Vergleich zu herkömmlichen DBS demonstriert. Chronische ADBS konnte nun in Parkinson erprobt werden.

Ergebnisse unter Verwendung dieses Verfahrens wurden kürzlich unter Verwendung dieses Protokolls für Beta-Amplitude (Fig. 1) 14 veröffentlicht. Diese Studie zeigte, daß klinisch wirksame Stimulation kann trotz einer Reduktion von&gt; 50% in der Zeit auf Stimulation (p &lt;0,001) erreicht werden. Es war auch darauf hingewiesen, dass die Zeit auf Stimulation eher progressiv trotz einer konstanten Auslöseschwelle (2-seitig, 1-Stichproben-t-Test, t 7 = 3,2, p = 0,01) sinken. Motor-Scores wurden um 66% und 50% während der ADB in den unblinded und geblendet Bedingungen verbessert sind. Trotz der reduzierten Menge an Gesamt Stimulation - klinische Ergebnis betrug 29% (p = 0,03) und 27% (p = 0,005) besser in der ADB-Gruppe, verglichen mit dem herkömmlichen DBS-Gruppe (unblinded bzw. geblendet, Abbildung 2). <img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg"src = &quot;/ files/ftp_upload/51403/51403fig1.jpg&quot; /&gt; Abbildung 1. Versuchsaufbau. Versuchsaufbau für die adaptive Tiefenhirnstimulation in externalisiert Themen. Bipolar lokale Feldpotential (LFP) wird durch einen speziell angefertigten StimRecord Verstärker, (3-37 Hz) und verstärkt (X9, 100) Filter geleitet. Das analoge (A) ausgegeben wird, an eine Datenerfassungseinheit, die an einen digitalen (D)-Signal, das auf einem tragbaren Computer angezeigt wird, umwandelt. Das Signal wird digital auf der Beta-Peak in Echtzeit gefiltert und umgewandelt beta Amplitude durch Gleichrichten und Glätten. Ein Schwellenwert eingestellt ist, dass die Stimulation in einer monopolaren Montage zwischen den zwei bipolaren Aufzeichnungselektroden, wenn Beta Macht über die Schwelle auslöst. Stimulation beendet, wenn Beta-Leistung fällt wieder unter den Schwellenwert. (Mit Genehmigung von Annals of Neurology Nachdruck.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine lar ansehen</a>ger-Version dieser Figur. <img alt="Figur 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2.jpg" /> Abbildung 2. Klinische Verbesserungen. Mittelwert ± SEM% Veränderung in hemibody UPDRS-Scores (Artikel 20, 22 und 23) mit verschiedenen Stimulationsbedingungen wie beurteilt unblinded während der experimentellen Sitzungen (A) oder von Videoaufnahmen von Experten blind (B). Asterixes bezeichnen signifikante Unterschiede folgende Korrektur für Mehrfachvergleiche durch die False Discovery Rate Verfahren. Alle Änderungen waren signifikant von der nicht-stimulierten Zustand, mit Ausnahme der geblendet Ergebnis für Zufallsstimulation (mit Genehmigung von Annals of Neurology Nachdruck.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version zu sehen</a>dieser Figur.

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

Adaptive Tiefenhirnstimulation (ADB) ist wirksam für die Parkinson-Krankheit, die Verbesserung der Symptome und reduziert den Stromverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Tiefenhirnstimulation (CDB). In ADBS wir in Echtzeit verfolgen eine lokale Feldpotential-Biomarker (beta Schwingungsamplitude) und nutzen diese, um den Zeitpunkt der Stimulation steuern.

Controlling Parkinson-Krankheit mit Adaptive Tiefe Hirnstimulation

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

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Research

JoVE Journal

Medicine

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

22.0K Aufrufe.  University of Oxford.  Adaptive Tiefenhirnstimulation (ADB) ist wirksam für die Parkinson-Krankheit, die Verbesserung der Symptome und reduziert den Stromverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Tiefenhirnstimulation (CDB). In ADBS wir in Echtzeit verfolgen eine lokale Feldpotential-Biomarker (beta Schwingungsamplitude) und nutzen diese, um den Zeitpunkt der Stimulation steuern. 

Serie: Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

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

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through implanted electrodes. Deep brain stimulation was first implemented as a therapeutic modality by Benabid et al. in the late 1980s, when he used this technique to stimulate the ventral intermediate nucleus of the thalamus for the treatment of tremor 1. Currently, the procedure is used to treat patients who fail to respond adequately to medical management for diseases such as Parkinson's, dystonia, and essential tremor. The efficacy of this procedure for the treatment of Parkinson's disease has been demonstrated in well-powered, randomized controlled trials 2. Presently, the U.S. Food and Drug Administration has approved DBS as a treatment for patients with medically refractory essential tremor, Parkinson's disease, and dystonia. Additionally, DBS is currently being evaluated for the treatment of other psychiatric and neurological disorders, such as obsessive compulsive disorder, major depressive disorder, and epilepsy. 
DBS has not only been shown to help people by improving their quality of life, it also provides researchers with the unique opportunity to study and understand the human brain. Microelectrode recordings are routinely performed during DBS surgery in order to enhance the precision of anatomical targeting. Firing patterns of individual neurons can therefore be recorded while the subject performs a behavioral task. Early studies using these data focused on descriptive aspects, including firing and burst rates, and frequency modulation 3. More recent studies have focused on cognitive aspects of behavior in relation to neuronal activity 4,5. This article will provide a description of the intra-operative methods used to perform behavioral tasks and record neuronal data with awake patients during DBS cases. Our exposition of the process of acquiring electrophysiological data will illuminate the current scope and limitations of intra-operative human experiments.

Deep brain stimulation surgery offers a unique opportunity to examine information encoding in the awake human brain. This article will describe intra-operative methods used to perform cognitive and behavioral tasks while simultaneously acquiring physiological data such as EMG, single-unit neuronal activity and/or local field potentials.

Intra-Operative Behavioral Aufgaben in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Chirurgie

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

Forschung

Medizin

Development of a Unilaterally-lesioned 6-OHDA Mouse Model of Parkinson's Disease

The unilaterally lesioned 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesioned rat model of Parkinson's disease (PD) has proved to be invaluable in advancing our understanding of the mechanisms underlying parkinsonian symptoms, since it recapitulates the changes in basal ganglia circuitry and pharmacology observed in parkinsonian patients1-4. However, the precise cellular and molecular changes occurring at cortico-striatal synapses of the output pathways within the striatum, which is the major input region of the basal ganglia remain elusive, and this is believed to be site where pathological abnormalities underlying parkinsonian symptoms arise3,5.
In PD, understanding the mechanisms underlying changes in basal ganglia circuitry following degeneration of the nigro-striatal pathway has been greatly advanced by the development of bacterial artificial chromosome (BAC) mice over-expressing green fluorescent proteins driven by promoters specific for the two striatal output pathways (direct pathway: eGFP-D1; indirect pathway: eGFP-D2 and eGFP-A2a)8, allowing them to be studied in isolation. For example, recent studies have suggested that there are pathological changes in synaptic plasticity in parkinsonian mice9,10. However, these studies utilised juvenile mice and acute models of parkinsonism. It is unclear whether the changes described in adult rats with stable 6-OHDA lesions also occur in these models. Other groups have attempted to generate a stable unilaterally-lesioned 6-OHDA adult mouse model of PD by lesioning the medial forebrain bundle (MFB), unfortunately, the mortality rate in this study was extremely high, with only 14% surviving the surgery for 21 days or longer11. More recent studies have generated intra-nigral lesions with both a low mortality rate &gt;80% loss of dopaminergic neurons, however expression of L-DOPA induced dyskinesia11,12,13,14 was variable in these studies. Another well established mouse model of PD is the MPTP-lesioned mouse15. Whilst this model has proven useful in the assessment of potential neuroprotective agents16, it is less suitable for understanding mechanisms underlying symptoms of PD, as this model often fails to induce motor deficits, and shows a wide variability in the extent of lesion17, 18.
Here we have developed a stable unilateral 6-OHDA-lesioned mouse model of PD by direct administration of 6-OHDA into the MFB, which consistently causes &gt;95% loss of striatal dopamine (as measured by HPLC), as well as producing the behavioural imbalances observed in the well characterised unilateral 6-OHDA-lesioned rat model of PD. This newly developed mouse model of PD will prove a valuable tool in understanding the mechanisms underlying generation of parkinsonian symptoms.

Development of a Unilaterally-lesioned 6-OHDA Mouse Model of Parkinson&#039;s Disease

A protocol for performing unilateral 6-OHDA lesions of the medial forebrain bundle in mice is described. This method has a low mortality rate (13.3 %) with 89% of the surviving animals showing &#62;95% loss of striatal dopamine and 90.63&#177;-4.02 % ipsiversive rotational bias towards the side of the lesion.

Entwicklung eines Einseitig-läsionierten 6-OHDA Mausmodell der Parkinson-Krankheit

The unilaterally lesioned 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesioned rat model of Parkinson's disease (PD) has proved to be invaluable in advancing our ...

MALDI Imaging Mass Spectrometry of Neuropeptides in Parkinson's Disease

MALDI imaging mass spectrometry (IMS) is a powerful approach that facilitates the spatial analysis of molecular species in biological tissue samples2 (Fig.1). A 12 &mu;m thin tissue section is covered with a MALDI matrix, which facilitates desorption and ionization of intact peptides and proteins that can be detected with a mass analyzer, typically using a MALDI TOF/TOF mass spectrometer. Generally hundreds of peaks can be assessed in a single rat brain tissue section. In contrast to commonly used imaging techniques, this approach does not require prior knowledge of the molecules of interest and allows for unsupervised and comprehensive analysis of multiple molecular species while maintaining high molecular specificity and sensitivity2. Here we describe a MALDI IMS based approach for elucidating region-specific distribution profiles of neuropeptides in the rat brain of an animal model Parkinson's disease (PD). 
PD is a common neurodegenerative disease with a prevalence of 1% for people over 65 of age3,4. The most common symptomatic treatment is based on dopamine replacement using L-DOPA5. However this is accompanied by severe side effects including involuntary abnormal movements, termed L-DOPA-induced dyskinesias (LID)1,3,6. One of the most prominent molecular change in LID is an upregulation of the opioid precursor prodynorphin mRNA7. The dynorphin peptides modulate neurotransmission in brain areas that are essentially involved in movement control7,8. However, to date the exact opioid peptides that originate from processing of the neuropeptide precursor have not been characterized. Therefore, we utilized MALDI IMS in an animal model of experimental Parkinson's disease and L-DOPA induced dyskinesia. 
MALDI imaging mass spectrometry proved to be particularly advantageous with respect to neuropeptide characterization, since commonly used antibody based approaches targets known peptide sequences and previously observed post-translational modifications. By contrast MALDI IMS can unravel novel peptide processing products and thus reveal new molecular mechanisms of neuropeptide modulation of neuronal transmission. While the absolute amount of neuropeptides cannot be determined by MALDI IMS, the relative abundance of peptide ions can be delineated from the mass spectra, giving insights about changing levels in health and disease. In the examples presented here, the peak intensities of dynorphin B, alpha-neoendorphin and substance P were found to be significantly increased in the dorsolateral, but not the dorsomedial, striatum of animals with severe dyskinesia involving facial, trunk and orolingual muscles (Fig. 5). Furthermore, MALDI IMS revealed a correlation between dyskinesia severity and levels of des-tyrosine alpha-neoendorphin, representing a previously unknown mechanism of functional inactivation of dynorphins in the striatum as the removal of N-terminal tyrosine reduces the dynorphin's opioid-receptor binding capacity9. This is the first study on neuropeptide characterization in LID using MALDI IMS and the results highlight the potential of the technique for application in all fields of biomedical research.

MALDI Imaging Mass Spectrometry of Neuropeptides in Parkinson&#039;s Disease

Dopamine replacement pharmacotherapy using L-DOPA is the most commonly used symptomatic treatment of Parkinson&#x2019;s disease, but is accompanied by side effects including involuntary abnormal movements, termed dyskinesia 1. Here, a protocol for MALDI imaging mass spectrometry is presented that detects changes in rat brain neuropeptide levels related to dyskinesia.

MALDI-Imaging-Massenspektrometrie von Neuropeptiden bei Parkinsonpatienten

MALDI imaging mass spectrometry (IMS) is a powerful approach that facilitates the spatial analysis of molecular species in biological tissue samples2 ...

Skin Punch Biopsy Explant Culture for Derivation of Primary Human Fibroblasts

Tissues and cell lines derived from an individual with disease are ideal sources to study disease-related cellular phenotypes. Patient-derived fibroblasts in this protocol have been successfully used in the derivation of induced pluripotent stem cells to model disease1. Early passages of these fibroblasts can also be used for cell-based functional assays to study specific disease pathways, mechanisms2 and subsequent drug screening approaches. The advantage of the presented protocol over enzymatic procedures are 1) the reproducibility of the technique from small amounts of tissue derived from older patients, e.g. patients affected with Parkinson's disease, 2) the technically simple approach over more challenging methodologies using enzymatic treatments, and 3) the time consideration: this protocol takes 15-20 min and can be performed immediately after biopsy arrival. Enzymatic treatments can take up to 4 hr and have the problems of overdigestion, reduction of cell viability and subsequent attachment of cells when not handled properly. This protocol describes the dissection and preparation of a 4-mm human skin biopsy for derivation of a fibroblast culture and has a very high success rate which is important when dealing with patient-derived tissue samples. In this culture, keratinocytes migrate out of the biopsy tissue within the first week after preparation. Fibroblasts appear 7-10 days after the first outgrowth of keratinocytes. DMEM high glucose media supplemented with 20% FBS favors the growth of fibroblasts over keratinocytes and fibroblasts will overgrow the keratinocytes. After 2 passages keratinocytes have been diluted out resulting in relatively homogenous fibroblast cultures which expresses the fibroblast marker SERPINH1 (HSP-47). Using this approach, 15-20 million fibroblasts can be derived in 4-8 weeks for cell banking. The skin dissection takes about 15-20 min, cells are then monitored once a day under the microscope, and media is changed every 2-3 days after attachment and outgrowth of cells.

The fibroblast explant culture protocol from human skin punch biopsies is a technically robust and simple way to derive skin cells within 4-8 weeks for banking of about 15-20 million cells at a low passage number.

Haut Stanzbiopsie Explantatkultur für die Ableitung des primären humanen Fibroblasten

Tissues and cell lines derived from an individual with disease are ideal sources to study disease-related cellular phenotypes. Patient-derived fibroblasts ...

Isolation of Soluble and Insoluble PrP Oligomers in the Normal Human Brain

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform PrPSc 1. PrPC is detergent-soluble and sensitive to proteinase K (PK)-digestion, whereas PrPSc forms detergent-insoluble aggregates and is partially resistant to PK2-6. The conversion of PrPC to PrPSc is known to involve a conformational transition of &alpha;-helical to &beta;-sheet structures of the protein. However, the in vivo pathway is still poorly understood. A tentative endogenous PrPSc, intermediate PrP* or "silent prion", has yet to be identified in the uninfected brain7.
Using a combination of biophysical and biochemical approaches, we identified insoluble PrPC aggregates (designated iPrPC) from uninfected mammalian brains and cultured neuronal cells8, 9. Here, we describe detailed procedures of these methods, including ultracentrifugation in detergent buffer, sucrose step gradient sedimentation, size exclusion chromatography, iPrP enrichment by gene 5 protein (g5p) that specifically bind to structurally altered PrP forms10, and PK-treatment. The combination of these approaches isolates not only insoluble PrPSc and PrPC aggregates but also soluble PrPC oligomers from the normal human brain. Since the protocols described here have been used to isolate both PrPSc from infected brains and iPrPC from uninfected brains, they provide us with an opportunity to compare differences in physicochemical features, neurotoxicity, and infectivity between the two isoforms. Such a study will greatly improve our understanding of the infectious proteinaceous pathogens. The physiology and pathophysiology of iPrPC are unclear at present. Notably, in a newly-identified human prion disease termed variably protease-sensitive prionopathy, we found a new PrPSc that shares the immunoreactive behavior and fragmentation with iPrPC 11, 12. Moreover, we recently demonstrated that iPrPC is the main species that interacts with amyloid-&beta; protein in Alzheimer disease13. In the same study, these methods were used to isolate Abeta aggregates and oligomers in Alzheimer's disease13, suggesting their application to non-prion protein aggregates involved in other neurodegenerative disorders.

A new species of cellular prion protein (PrPC) has recently been identified in uninfected human brains using the methods described here. These methods can be used to isolate various PrP species, while some of them are also useful in isolating other misfolded protein aggregates from human brains.

Isolierung von löslicher und unlöslicher PrP Oligomere in das normale menschliche Gehirn

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform ...

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease

Parkinson's disease (PD) is the second most common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is the most important risk factor, cases of PD will increase during the next decades 2. Next to pathological protein folding and impaired protein degradation pathways, alterations of mitochondrial function and morphology were pointed out as further hallmark of neurodegeneration in PD 3-11.
After years of research in murine and human cancer cells as in vitro models to dissect molecular pathways of Parkinsonism, the use of human fibroblasts from patients and appropriate controls as ex vivo models has become a valuable research tool, if potential caveats are considered. Other than immortalized, rather artificial cell models, primary fibroblasts from patients carrying disease-associated mutations apparently reflect important pathological features of the human disease.
Here we delineate the procedure of taking skin biopsies, culturing human fibroblasts and using detailed protocols for essential microscopic techniques to define mitochondrial phenotypes. These were used to investigate different features associated with PD that are relevant to mitochondrial function and dynamics. Ex vivo, mitochondria can be analyzed in terms of their function, morphology, colocalization with lysosomes (the organelles degrading dysfunctional mitochondria) and degradation via the lysosomal pathway. These phenotypes are highly relevant for the identification of early signs of PD and may precede clinical motor symptoms in human disease-gene carriers. Hence, the assays presented here can be utilized as valuable tools to identify pathological features of neurodegeneration and help to define new therapeutic strategies in PD.

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson&#039;s Disease

Fibroblasts from patients carrying mutations in Parkinson's disease-causing genes represent an easily accessible ex vivo model to study disease-associated phenotypes. Live cell imaging gives the opportunity to study morphological and functional parameters in living cells. Here we describe the preparation of human fibroblasts and subsequent monitoring of mitochondrial phenotypes.

Die Verwendung von primären humanen Fibroblasten zur Überwachung Mitochondriale Phänotypen auf dem Gebiet der Parkinson-Krankheit

Parkinson's disease (PD) is the second most  common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is  the most important ...

Gene-environment Interaction Models to Unmask Susceptibility Mechanisms in Parkinson's Disease

Lipoxygenase (LOX) activity has been implicated in neurodegenerative disorders such as Alzheimer&#39;s disease, but its effects in Parkinson&#39;s disease (PD) pathogenesis are less understood. Gene-environment interaction models have utility in unmasking the impact of specific cellular pathways in toxicity that may not be observed using a solely genetic or toxicant disease model alone.&#160;To evaluate if distinct LOX isozymes selectively contribute to PD-related neurodegeneration, transgenic (i.e. 5-LOX and 12/15-LOX deficient) mice can be challenged with a toxin that mimics cell injury and death in the disorder.&#160;Here we describe the use of a neurotoxin, 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), which produces a nigrostriatal lesion to elucidate the distinct contributions of LOX isozymes to neurodegeneration related to PD. The use of MPTP in mouse, and nonhuman primate, is well-established to recapitulate the nigrostriatal damage in PD.&#160;The extent of MPTP-induced lesioning is measured by HPLC analysis of dopamine and its metabolites and semi-quantitative Western blot analysis of striatum for tyrosine hydroxylase (TH), the rate-limiting enzyme for the synthesis of dopamine. To assess inflammatory markers, which may demonstrate LOX isozyme-selective sensitivity, glial fibrillary acidic protein (GFAP) and Iba-1 immunohistochemistry are performed on brain sections containing substantia nigra, and GFAP Western blot analysis is performed on striatal homogenates.&#160;This experimental approach can provide novel insights into gene-environment interactions underlying nigrostriatal degeneration and PD.

Gene-environment Interaction Models to Unmask Susceptibility Mechanisms in Parkinson&#039;s Disease

Lipoxygenase (LOX) isozymes can generate products that may increase or decrease neuroinflammation and neurodegeneration.&#160;A gene-environment interaction study could identify LOX isozyme-specific effects. Using the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) model of nigrostriatal damage in two LOX isozyme-deficient transgenic lines allows for comparison of the contribution of LOX isozymes on dopaminergic integrity and inflammation.

Gen-Umgebung Interaktionsmodelle zur Entlarvung von Störmechanismen bei Parkinson-Krankheit

Lipoxygenase (LOX) activity has been implicated in neurodegenerative disorders such as Alzheimer&#39;s disease, but its effects in Parkinson&#39;s disease ...

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

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

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

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

Exzitotoxische Stimulation der Hirn Microslices als<em&gt; In-vitro-</em&gt; Modell der Stroke

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

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

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

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

Mit Saccadometry mit Deep Brain Stimulation Normale und Pathologische Funktion des Gehirns zu studieren

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

Development of an Alpha-synuclein Based Rat Model for Parkinson's Disease via Stereotactic Injection of a Recombinant Adeno-associated Viral Vector

In order to study the molecular pathways of Parkinson&#39;s disease (PD) and to develop novel therapeutic strategies, scientific investigators rely on animal models. The identification of PD-associated genes has led to the development of genetic PD models. Most transgenic &#945;-SYN mouse models develop gradual &#945;-SYN pathology but fail to display clear dopaminergic cell loss and dopamine-dependent behavioral deficits. This hurdle was overcome by direct targeting of the substantia nigra with viral vectors overexpressing PD-associated genes. Local gene delivery using viral vectors provides an attractive way to express transgenes in the central nervous system. Specific brain regions can be targeted (e.g. the substantia nigra), expression can be induced in the adult setting and high expression levels can be achieved. Further, different vector systems based on various viruses can be used. The protocol outlines all crucial steps to perform a viral vector injection in the substantia nigra of the rat to develop a viral vector-based alpha-synuclein animal model for Parkinson&#39;s disease.

Development of an Alpha-synuclein Based Rat Model for Parkinson&#039;s Disease via Stereotactic Injection of a Recombinant Adeno-associated Viral Vector

This manuscript describes how viral vector-mediated local gene delivery provides an attractive way to express transgenes in the central nervous system. The protocol outlines all crucial steps to perform a viral vector injection in the substantia nigra of the rat to develop a viral vector-based animal model for Parkinson's disease.

Entwicklung eines Alpha-Synuklein Based Rattenmodell für Parkinson-Krankheit durch stereotaktische Injektion eines rekombinanten Adeno-assoziierten viralen Vektor,

In order to study the molecular pathways of Parkinson&#39;s disease (PD) and to develop novel therapeutic strategies, scientific investigators rely on ...