1. El reclutamiento de sujetos y consentimiento <ol><li> Tras la evaluación clínica y el consentimiento para el núcleo subtalámico (STN) la estimulación cerebral profunda (DBS) de refractarios enfermedad de Parkinson, la información de cada paciente es revisado para determinar si él / ella cumple con los criterios para el estudio intraoperatorio (Definido en una revisión institucional Junta aprobó el protocolo en el Hospital General de Massachusetts). </li><li> Si se determina que el sujeto cumple con los criterios del estudio, un miembro médico del grupo de estudio (no el cirujano) se acerca a la paciente para discutir la posibilidad de participar en el estudio. </li><li> El formulario de consentimiento para participar en el estudio se revisa y se explica con el tema. Es importante destacar que la explicación del estudio destaca que la participación en el estudio es voluntaria y que en cualquier momento que él / ella tiene la opción de retirarse de la participación. Además, se subrayó a continuación que su discusión a participar o retirarse en el estudio no tiene ningún impacto sobre la atención médica que él / ella va a recibir. </li><li> Si se determina que el sujeto entiende y está de acuerdo en participar en el estudio, él / ella firma el consentimiento informado aprobado y está inscrito en el estudio. </li></ol> 2. Configuración del comportamiento de Capacitación y Rig <ol><li> Como parte de la cirugía de estimulación cerebral profunda para la enfermedad de Parkinson, los sujetos son ingresados ​​en el hospital un día antes de la cirugía. Por lo tanto, esto ofrece la oportunidad de entrenar a los sujetos en la tarea de comportamiento. Esta formación es esencial, ya que proporciona un período de tiempo durante el cual el sujeto puede aprender a realizar la tarea y desarrollar la comodidad de sus normas, la eliminación de &quot;los efectos de aprendizaje&quot; confunde (Refiérase a la discusión). </li><li> Un equipo portátil de conducta es llevada a la habitación del hospital del sujeto en la noche antes de la cirugía. </li><li> Este equipo está equipado con la misma tarea exacta del comportamiento que se requiere el tema para llevar a cabo el día del estudio intra-operatorio. <ol><li> En este ejemplo, el sujeto se le pide a un juego de cartas similar al juego de &quot;guerra&quot;. En este juego, el sujeto está obligado a apostar (ya sea $ 20 o $ 5) en cuanto a si su tarjeta es mayor que la de la computadora. La intención de esta tarea es la de ensayo de la función de la recompensa y el riesgo sobre la codificación neuronal en el STN. Con el fin de incentivar la materia que se les dice que se le pagará un porcentaje de sus ganancias. </li><li> Como una forma de reducir las combinaciones posibles (y confunde resultantes), sólo las tarjetas con números pares de un solo palo se utilizan (por ejemplo, 2, 4, 6, 8 y 10 de picas). Por lo tanto, los posibles resultados y las expectativas de la tarea puede ser fácilmente calculado y analizado. </li><li> En cada ensayo, el primer sujeto ve una pantalla que muestra la tarjeta al azar tratado, y la parte posterior de la tarjeta de la computadora desconocido. La pantalla muestra las dos opciones de apuesta, $ 5 y $ 20. Sobre la base de la fuerza relativa de su / su tarjeta, el tema indica que la apuesta con sólo pulsar un botón, después de que la pantalla muestra su / su tarjeta y la tarjeta de la computadora reveló el. La pantalla final muestra explícitamente la cantidad ganada o perdida. </li></ol></li><li> El sujeto se le permite jugar el juego hasta que son plenamente conscientes de las reglas del juego y llevar a cabo a un nivel cómodo. </li></ol> 3. Intra-operatoria - Experimental de configuración <ol><li> Una vez que el tema ha sido colocado en la mesa de operaciones, la plataforma que contiene la adquisición de conducta, datos y equipos de procesamiento de la señal se pone en la sala de operaciones. Posicionamiento de plataformas debe tener en cuenta el flujo de trabajo normal y problemas de esterilidad relacionados con el quirófano. </li><li> Como componentes de estos equipos se montan y desmontan para cada sesión de grabación, es vital para comprobar todas las conexiones de los equipos. Por lo tanto, ya que cada componente está conectado al sistema de adquisición de datos, se debe comprobar la integridad de los datos. Estos procedimientos deben realizarse a principios de la cirugía para evitar tener que solucionar estos problemas durante el tiempo de grabación crítico. <ol><li> En primer lugar, la adquisición de arranque y el equipo de procesamiento de señales. Conecte las salidas de la plataforma de procesamiento de señales a las entradas de la plataforma de adquisición. En el caso de este estudio, será la adquisición de tres extracelular canales de potencial de acción que corresponden a tres para-sagital orientado a los electrodos que se adelanta en el cerebro del sujeto durante la cirugía. Encienda el amplificador a la vez para asegurar que el sistema de adquisición es la adquisición de las señales. </li><li> Asegure el monitor a la mesa de operaciones en posición cómoda para la vista usando un adaptador apropiado. </li><li> Si un dispositivo de entrada (joystick, botón de caja, teclado, etc) se emplea, la posición de este dispositivo, con especial atención a la lateralidad en relación con la parte del cerebro a partir de grabaciones que se obtendrá. Asegúrese de que la mano del sujeto es una posición cómoda para operar el dispositivo de entrada. Plantéese la posibilidad de anestesiólogo para secure el monitor de oxigenación del pulso en la otra mano para asegurar el correcto funcionamiento del dispositivo. En esta tarea se utiliza una caja de botones. </li><li> Arrancar el sistema de comportamiento y garantizar que los marcadores de comportamiento evento están siendo capturados por el equipo de adquisición. </li><li> Iniciar la tarea de comportamiento y permitir que el tema de jugar unos pocos ensayos de la tarea. Durante este tiempo, asegúrese de que el sistema de adquisición es la captura de las entradas de caja de botones y los indicadores de comportamiento generados por la plataforma de comportamiento. </li><li> Si todas las conexiones son funcionales, detener la tarea de la conducta y la adquisición de equipo de perforación. </li></ol></li></ol> 4. El aislamiento de las neuronas del núcleo subtalámico <ol><li> Los objetivos de la cirugía son el lugar DBS crónica conduce a la región del NST. Esta colocación se realiza a través de una combinación de imágenes y grabaciones neuophysiological estereotáctica. </li><li> Los detalles de la planificación estereotáxica y el procedimiento quirúrgico en sí, por supuesto, varían según las instituciones, pero el proceso general es similar. En nuestra institución, un marco estereotáxico Cosman-Roberts-Wells y la jaula fiduciales se aplica y se obtuvo una TC de la cabeza. La TC con fiduciales se combina con una previa del cerebro MRI volumétrica en un sistema neuro-navegación (StealthStation, Medtronics, Minneapolis, MN, o VectorVision BrainLab, Feldkirchen, Alemania). Las coordenadas de la región del cerebro objetivo (STN en este caso) se convierten en marco basado en las coordenadas. En el quirófano, el paciente se coloca cómodamente en una posición semi-reclinada, y preparado y se cubre con la técnica quirúrgica estándar. Las coordenadas de la izquierda STN están programadas en el marco, que se coloca sobre el paciente. La piel se hace una incisión y se retractó. Trepanaciones se colocan, y creó una pequeña apertura dural. Cánulas conectado a un microdrive se ponen en posición y se avanza hasta la punta de la cánula de 25 mm por encima del objetivo. </li><li> Una vez que las cánulas son avanzados en el cerebro, los estiletes internos son removidos y reemplazados con alta impedancia (0,3 a 1 mega-ohmios) microelectrodos (FHC, Bowdoin, ME). La plataforma de procesamiento de la señal de pre-amplificadores están conectados a cada electrodo y el canal de referencia diferencial está conectada a la cánula exterior. </li><li> En la plataforma de procesamiento de señales de los amplificadores están encendidos y la señal extracelular es evaluado. Además, la impedancia de cada electrodo se verifica antes de avanzar más en el cerebro. </li><li> El cirujano avanza lentamente los electrodos (.05-0.4 pasos mm) en el cerebro. Los electrodos están avanzadas a partir de 25 mm de la meta calculada para el STN. Esta trayectoria resultados en el electrodo de pasar por el núcleo caudado, el tálamo, el INSERTA zona, y finalmente en el STN. </li><li> Una vez que los electrodos han entrado en el STN, el fisiólogo manipula extremidades contralateral del paciente como un medio para establecer si la señal neuronal es sensible motor. Cuando el cirujano y el experimentador está satisfecho con la posición de los electrodos, la tarea de comportamiento se puede iniciar. </li></ol> 5. Adquisición de Datos <ol><li> Antes de comenzar la tarea de comportamiento, es importante documentar la profundidad de los microelectrodos y la capacidad de respuesta del motor de la neurona aislada (s). </li><li> El tema es entonces instruyó a que la tarea va a comenzar. Asegúrese de que la caja de botones es todavía una posición cómoda y que el monitor completamente visible. </li><li> Iniciar la adquisición de datos y adquisición de la actividad basal de al menos 1 minuto antes de comenzar la tarea de comportamiento. </li><li> A medida que el sujeto realiza la tarea es importante para controlar los datos capturados. Con cualquier trastorno en la adquisición, la tarea debe ser detenido y rectificar el problema. </li><li> En el estudio actual, el sujeto se le pide llevar a cabo 120 ensayos para cada profundidad de STN. </li><li> Las tareas se pueden realizar varias veces para cada profundidad en el STN, sin embargo, hay limitaciones a la duración de estos estudios intraoperatorios (descrito más adelante en la discusión). Nosotros limitamos el tiempo de grabación experimental de 30 minutos para evitar las molestias del paciente y la prolongación indebida de la cirugía. Por otra parte, el sujeto tiene la oportunidad de rechazar más grabaciones en cualquier momento, en cuyo caso la tarea de comportamiento se detiene y se reanuda la operación. </li><li> Una vez que se complete el estudio, los datos son copiados y archivados para su posterior análisis. </li></ol> 6. Análisis de Datos <ol><li> En primer lugar, las señales neuronales son objeto de discriminación en cada pico de las marcas de tiempo mediante un software comercial. </li><li> Los códigos de conducta son la tarea a continuación se analiza, y las marcas de tiempo de actividad neuronal se alinean utilizando el código de secuencias de comandos en Matlab. </li></ol> Los resultados representativos: La Figura 1 muestra los resultados representante de una sola neurona STN registrados durante el Juego de Guerra se ha descrito anteriormente. El tpaneles op representar tramas en torno a cuatro épocas comportamiento relevante en la tarea: el período de fijación antes de cada prueba, la presentación de la tarjeta del sujeto, al pulsar el botón que indica el tema de la apuesta, y la presentación de la tarjeta de la computadora. Los paneles inferiores representan agrupadas (50 contenedores ms) peri-estímulo histogramas tiempo (PSTHs). Esta neurona no responder con firmeza a la presentación de la tarjeta del sujeto, pero aumenta su despido de manera significativa en todo el pulsador. Esta actividad dura hasta que la tarjeta de la computadora se pone de manifiesto, en la que puesto de tiro disminuye a los niveles basales. <img src="/files/ftp_upload/2156/2156fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Representante STN neurona. Rasters (paneles superiores) y peri-estímulo tiempo histogramas (PSTHs) centrado en el comportamiento épocas relevantes están representados por un solo representante de neuronas STN. Este disparo de neuronas se incrementa de manera significativa en la época de los pulsadores con indicación del objeto de la apuesta.

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

La cirugía de estimulación cerebral profunda ofrece una valiosa oportunidad para examinar la actividad de neuronas individuales en el cerebro humano. Hasta la fecha esta oportunidad ha permitido a numerosos estudios descriptivos que caracterizan las actividades de los diferentes núcleos profundos. Más recientemente, el intra-operatorio tareas se han vuelto más sofisticados con el fin de abordar diversos aspectos de la conducta y la cognición. El objetivo del protocolo es proveer una guía para implementar con éxi...

* Indica que este elementos se pueden sustituir por un equipo similar o software; ** Indica que los instrumentos sustituto Nacional componentes pueden ser utilizados (ver <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> para la compatibilidad); *** Consulte <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> específicas que se requieren para toolboxs Matlab.

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

La estimulación cerebral profunda (DBS) es un procedimiento quirúrgico que dirige la estimulación crónica, eléctrica de alta frecuencia para objetivos específicos en el cerebro a través de electrodos implantados. La estimulación cerebral profunda se implementó por primera vez como una modalidad terapéutica por Benabid et al. A finales de 1980, cuando se utiliza esta técnica para estimular el núcleo ventral intermedio del tálamo para el tratamiento del temblor 1. Actualmente, el procedimiento se utiliza para tratar a los pacientes que no responden adecuadamente al tratamiento médico para enfermedades como el Parkinson, la distonía y el temblor esencial. La eficacia de este procedimiento para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson se ha demostrado en bien alimentados, los ensayos controlados aleatorios 2. En la actualidad, la Administración de Drogas y Alimentos de EE.UU. ha aprobado DBS como tratamiento para pacientes con temblor esencial médicamente refractaria, la enfermedad de Parkinson, y la distonía. Además, el DBS está siendo evaluado para el tratamiento de otros trastornos psiquiátricos y neurológicos, como el trastorno obsesivo-compulsivo, trastorno depresivo mayor y la epilepsia. DBS no sólo se ha demostrado para ayudar a las personas por mejorar su calidad de vida, sino que también proporciona a los investigadores una oportunidad única para estudiar y comprender el cerebro humano. Grabaciones de microelectrodos se realizan rutinariamente en la cirugía de estimulación cerebral profunda con el fin de mejorar la precisión de la focalización anatómica. Los patrones de activación de las neuronas individuales por lo tanto, se puede grabar mientras el sujeto realiza una tarea de comportamiento. Los primeros estudios con estos datos se centró en los aspectos descriptivos, incluyendo el despido y las tasas de ráfaga, y modulación de frecuencia 3. Los estudios más recientes se han centrado en los aspectos cognitivos de la conducta en relación con la actividad neuronal 4,5. En este artículo se proporcionará una descripción de los métodos intra-operatorio para realizar tareas de comportamiento neuronal y el registro de datos con los pacientes despiertos durante casos DBS. Nuestra exposición del proceso de adquisición de datos electrofisiológicos se iluminará el alcance y las limitaciones del comercio intra-operatorio experimentos con seres humanos.

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

La cirugía de estimulación cerebral profunda ofrece una oportunidad única para examinar codificación de la información en el cerebro humano despierto. En este artículo se describen intraoperatoria métodos utilizados para llevar a cabo tareas cognitivas y de comportamiento al mismo tiempo que la adquisición de datos fisiológicos tales como la actividad EMG de una sola unidad neuronal y / o potenciales de campo local.

Intra-operatoria tareas comportamiento en seres humanos sometidos a cirugía Awake Estimulación Cerebral Profunda

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

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

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Medicine

12.9K vistas.  Harvard Medical School. La cirugía de estimulación cerebral profunda ofrece una oportunidad única para examinar codificación de la información en el cerebro humano despierto. En este artículo se describen intraoperatoria métodos utilizados para llevar a cabo tareas cognitivas y de comportamiento al mismo tiempo que la adquisición de datos fisiológicos tales como la actividad EMG de una sola unidad neuronal y / o potenciales de campo local.

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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.

Excitotóxica Estimulación del cerebro Microslices como<em&gt; In vitro</em&gt; Modelo de Carrera

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

Investigación

Medicina

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

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

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

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

El control de la enfermedad de Parkinson con Adaptive estimulación cerebral profunda

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

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

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

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

Usando Saccadometry con estimulación cerebral profunda para estudiar la función cerebral normal y patológica

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

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

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

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

Un método multimodal Imaging- y basados ​​en la estimulación de evaluar relacionados con la conectividad cerebral excitabilidad en pacientes con epilepsia

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

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

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

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

Simétrica bihemisférica post-mortem del cerebro de corte para estudiar sana y patológica condiciones cerebrales en humanos

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

Evaluating the Procedure for Performing Awake Cystometry in a Mouse Model

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

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

Evaluación del procedimiento para realizar cistometría despierta en un modelo de ratón

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

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

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

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

Un paradigma de prueba sensorial cuantitativo para obtener medidas del dolor en pacientes sometidos a cirugía de cáncer de mama

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

Spinal Cord Lateral Hemisection and Asymmetric Behavioral Assessments in Adult Rats

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

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

Hemisección lateral de la médula espinal y evaluaciones conductuales asimétricas en ratas adultas

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

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

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

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

Control Neural intraoperatorio de cirugía de la tiroides en un modelo porcino

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

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

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

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

Técnica actualizada para la estimulación eléctrica transcraneal confiable, fácil y tolerada, incluida la estimulación de corriente directa transcraneal

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