MPI Postdoc estipendios para MB-C y TM, de Corea del NRF (R31-2008-000-10008-0) de HHB. Gracias a Karl Beykirch, Michael Kerger y Tesch Joaquín de asistencia técnica y la discusión científica.

1. KUKA Roboter GmbH <ol><li> El simulador de CyberMotion MPI consta de un robot de serie de seis conjunta en una configuración de 3-2-1 (Figura 1). Se basa en la comercial Robocoaster KUKA (una modificación KR-500 robot industrial con un kg de carga útil 500). Las modificaciones físicas y la estructura del software de control necesarios para tener una configuración experimental flexible y seguro se han descrito previamente, incluyendo la velocidad del simulador de movimiento y las limitaciones de aceleración, y por la demora y la función de transferencia del sistema 9. Modificaciones de esta configuración anterior se definen a continuación. </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig1.jpg" /> Figura 1. Representación gráfica de la corriente del espacio de trabajo MPI CyberMotion Simulator. <ol start="2"><li> Perfiles de movimiento complejos que combinan los movimientos laterales con rotaciones son posibles con el simulador de CyberMotion MPI. Ejes 1, 4 y 6 ca<html> n girar continuamente. 4 pares de hardware final se detiene límite del eje 2, 3 y 5 en ambos sentidos. El alcance máximo de los movimientos lineales es fuertemente dependiente de la posición desde la cual se inicia la circulación. El hardware actual se detiene al final del Simulador de CyberMotion MPI se muestran en la Tabla 1. <table border="1"><tbody><tr><td> Eje </td><td> Rango [grados] </td><td> Max. velocidad [grados / s] </td></tr><tr><td> Eje 1 </td><td> Continuo </td><td> 69 </td></tr><tr><td> Eje 2 </td><td> -128 A -48 </td><td> 57 </td></tr><tr><td> Eje 3 </td><td> -45 A 92 </td><td> 69 </td></tr><tr><td> Eje 4 </td><td> Continuo </td><td> 76 </td></tr><tr><td> Eje 5 </td><td> -58 A 58 </td><td> 76 </td></tr><tr><td> Eje 6 </td><td> Continuo </td><td> 120 </td></tr></tbody></table></li></ol>nt &quot;&gt; Cuadro 1. especificaciones técnicas vigentes en el simulador de CyberMotion MPI. <ol start="3"><li> Antes de cualquier experimento se realiza en el simulador de CyberMotion MPI, cada una trayectoria de movimiento experimental, se somete a una fase de pruebas en un PC de simulación de KUKA (PC de la oficina). El &quot;PC de la oficina&quot; es un producto especial se vende por KUKA que simula el brazo del robot real, e incluye el sistema operativo idéntico y diseño de la pantalla de control como el robot real. Una descripción esquemática del sistema de control del simulador CyberMotion MPI para una configuración de bucle abierto se muestra en la Figura 2. </li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig2.jpg" /> Figura 2. Presentación esquemática del sistema de control en lazo abierto del Simulador de CyberMotion MPI. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3436/3436fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para agrandar la figura</a> . <ol start="4"><li> Los detalles de la s de controltructura se puede encontrar aquí 9. En resumen, para una configuración de bucle abierto como la utilizada en el experimento actual, las trayectorias son pre-programados mediante la conversión de las trayectorias de entrada en coordenadas cartesianas a ángulos espaciales conjuntos a través de cinemática inversa (Figura 2). </li><li> El sistema de control MPI lee en estos incrementos angulares deseados conjuntas y envía estos al sistema de control de KUKA para realizar movimientos de los ejes a través de corrientes de motor. Valores conjuntos resolvedor se envían al sistema de control de KUKA que determina las posiciones actuales conjuntos de ángulo en una tasa interna de 12 ms, que a su vez desencadenar el siguiente incremento conjunto para ser leído desde el archivo en el sistema de control MPI así como escribir la corriente conjunta posiciones angulares en el disco. La comunicación entre el MPI y sistemas de control de KUKA es una conexión de Ethernet utilizando el protocolo de KUKA-RSI. </li><li> Un asiento de coche de carreras (RECARO Pole Position) equipado con una de 5 puntos del cinturón de seguridad del sistema (Schroth) está unido a un chasis de WHIch incluye un reposapiés. El chasis está montado en la brida del brazo de robot (Figura 3a). Los experimentos también son posibles por los participantes para sentarse dentro de una cabina cerrada (Figura 3b). </li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig3.jpg" /> Figura 3. CyberMotion MPI configuración del simulador. a) la configuración para el experimento actual con pantalla LCD. b) Configuración de los experimentos que requieren una cabina cerrada con la pantalla frontal estéreo de proyección. c) Proyección frontal mono pantalla. d) Head Mounted Display. <ol start="7"><li> Como el experimento se lleva a cabo en la oscuridad, cámaras infrarrojas permiten el control visual de la sala de control. </li></ol> 2. Visualización <ol><li> Múltiples configuraciones de visualización son posibles con el simulador de CyberMotion MPI incluyendo el LCD, estéreo o mono de proyección frontal, y muestra la cabeza montadas (Figura 3). Para la corrientelas señales visuales del experimento a la libre movimiento son proporcionados por una pantalla LCD (Figura 3a) coloca 50 cm delante de los observadores que se han probado lo contrario en la oscuridad. </li><li> La presentación visual se ha generado utilizando el software Virtools 4.1 y consistió en una muestra aleatoria, el tiempo de vida limitado de puntos de campo. Un paralelepípedo que se extiende ocho unidades virtuales al frente, hacia arriba derecha, izquierda, y hacia abajo desde el punto de vista del participante (es decir, 16 x 16 x 8 unidades de tamaño) se llenó con 200.000 partículas de igual tamaño que consisten en círculos blancos 0,02 unidades de diámetro en la parte delantera de un fondo negro. Los puntos se distribuyeron al azar a través del espacio (distribución de probabilidad homogénea dentro del espacio). Movimiento en unidades virtuales se escala para corresponder 1 a 1 con el movimiento físico (1 unidad virtual = 1 metro física). </li><li> Cada partícula se muestran durante dos segundos antes de desaparecer y de inmediato a aparecer de nuevo en una ubicación aleatoria en el espacio. Así, la mitad de los puntos cambiaron suposición dentro de un segundo. Puntos entre una distancia de 0,085 y 4 unidades fueron exhibidas a los participantes (correspondientes ángulos visuales: 13 ° y 0.3). </li><li> Movimiento dentro del campo de punto se sincroniza con el movimiento físico mediante la recepción de las trayectorias de movimiento de la computadora de control de MPI transmitida por una conexión de Ethernet utilizando el protocolo UDP. Cuando se mueve a través del punto de campo el número promedio de puntos se mantuvo constante para todos los movimientos. Esta pantalla siempre y cuando no escala de tamaño absoluto, pero el flujo óptico y paralaje de movimiento en forma de puntos eran esferas con un tamaño fijo, buscando más pequeño en función de su distancia relativa al observador. </li></ol> 3. Diseño Experimental <ol><li> 16 participantes, que eran ingenuos al experimento con la excepción de uno de los autores (MB-C), llevaba unos auriculares con cancelación de ruido equipados con un micrófono para permitir la comunicación bidireccional con el experimentador. El ruido adicional auditiva se jugó de forma continua a través de la headpho<html> nes al ruido producido por la máscara de más del robot. </li><li> Los participantes usaron una palanca de mando a la medida equipado con botones de respuesta con los datos transmitidos por una conexión de Ethernet utilizando el protocolo UDP. </li><li> El ángulo de los dos segmentos de movimiento era o 45 ° o 90 °. Los movimientos en los planos horizontales, sagital y frontal, consistió en: adelante-hacia la derecha (FR) o hacia la derecha hacia adelante-(RF), hacia abajo-adelante (DF) o hacia adelante-hacia abajo (FD), y hacia abajo, hacia la derecha-(HD) o hacia la derecha- a la baja (DR) movimientos respectivamente (Figura 4A). </li></ol><img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig4.jpg" /> Figura 4. Procedimiento. a) Representación esquemática de las trayectorias utilizados en el experimento. b) La información sensorial para cada tipo de trayectoria probada. c) Señalar la tarea utiliza para indicar el origen de los participantes pensaron que se había trasladado desde.rge.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Haga clic aquí para agrandar la figura. <ol start="4"><li> La información sensorial fue manipulado por proporcionar visual (flujo óptico, de campo limitada de por vida de estrella), vestíbulo-kinestésica (movimiento pasivo sí con los ojos cerrados), o las señales de movimiento visual y vestibular-cinestésica (Figura 4b). </li><li> Las trayectorias del movimiento consistió en dos longitudes de los segmentos (1 ª: 0,4 m, 2 ª: 1 m; ± 0,24 m / s 2 aceleración máxima, la figura 4b). Las trayectorias consistió en la traducción solamente. No hay rotaciones de los participantes se produjo. Para reducir la posible interferencia con el movimiento antes de cada prueba y asegurarse de que el sistema vestibular se puso a prueba a partir de un estado de equilibrio, una pausa de 15 s precedida de cada trayectoria. </li><li> Los observadores señalaron de nuevo a su origen al mover una flecha que se superpone a un avatar presenta en la pantalla (Figura 4c). Movimiento de la flecha estaba limitada al plano de la trayectoria y controlado por tque joystick. El avatar se presentó desde puntos de vista frontal, sagital y horizontal. Los observadores se les permitió utilizar cualquiera o todos los puntos de vista para responder. La orientación inicial de la flecha fue al azar entre los ensayos. </li><li> Como la tarea requiere que apunta a los participantes para transformar su perspectiva mental que apunta a una egocéntrica a una representación exocéntrico, los participantes se les dio instrucciones sobre cómo apuntar de nuevo a su origen, con referencia al avatar antes de la práctica y los ensayos experimentales. Los participantes dijeron que se debe señalar como si el avatar era su propio cuerpo. Los participantes fueron instruidos para que apunte a las metas físicas en relación con el mismo utilizando la técnica de medición exocéntrico. Por ejemplo, los participantes fueron instruidos para que apunte a la palanca de mando apoyada en su regazo a mitad de camino entre ellos y la pantalla, que exige a los participantes a señalar en la flecha hacia delante y hacia abajo en relación con el avatar. Todos los participantes fueron capaces de realizar estastareas sin expresar la confusión. </li><li> Cada condición experimental se repitió 3 veces y se presentan en orden aleatorio. Firmado el error y el tiempo de respuesta se analizaron como variables dependientes en dos por separado 3 (avión) * 2 (ángulo) * 3 (modalidad) ANOVA de medidas repetidas. Los tiempos de respuesta de un participante outlier extremo se eliminaron del análisis. </li></ol> 4. Los resultados representativos Firmado resultados de error se derrumbó en todas las modalidades y los ángulos que no tiene efectos principales significativos fueron encontrados por estos factores. Figura 5a muestra el efecto principal significativo del plano de movimiento (F (2,30) = 7.0, p = 0,003) donde los observadores subestimado el tamaño angular ( datos promedio de menos de 0 °) para el movimiento en el plano horizontal (-8,9 °, SE 1,8). En el plano frontal observadores eran más propensos a sobrestimar el promedio de tamaño del ángulo (5,3 °, SE 2,6), mientras que no hubo sesgo en el plano sagital (-0,7 °, SE 3,7). Blancoile los efectos principales del ángulo y la modalidad no fueron significativas, el ángulo se encontró a interactuar de manera significativa con el plano (F (2,30) = 11,1, p &lt;0,001) de tal manera que una sobreestimación en el plano frontal eran más grandes para los movimientos a través de 45 ° (7,9 ° , SE 2,6) que a través de 90 ° (2,8 °, sí 2,7), mientras que tal discrepancia estuvo ausente de los otros planos. Además, la modalidad se encontró que interactúan significativamente con el ángulo (F (2,30) = 4,7, p = 0,017) de tal manera que subestimaciones de la información vestibular solo para los movimientos a través de 90 ° fueron significativamente mayores (-4,3 °, SE 2,1) en comparación con lo visual (-2,0 °, SE 2,4) y la información vestibular y visual combinada (2.3 °, SE 2.2) las condiciones, mientras que esas discrepancias estaban ausentes de los movimientos a través de 45 °. N significativa entre el efecto sujetos fue firmado por error (F (1,15) = 0,7, p = 0,432). Figura 5b muestra los resultados de tiempo de respuesta. Hubo un efecto principal significativo de lamodalidad (F (2,28) = 22,6, p &lt;0,001), donde los observadores más lento respondió al responder sobre la base de vestíbulo-cinestésica información por sí sola (11,0 s, SE 1,0) en comparación a lo visual (9,3 s, SE 0,8) y combinado (9,0 S, SE 0,8) condiciones. También hubo un efecto principal significativo del plano (F (2,28) = 7.5, p = 0,002) donde los observadores más lento respondió cuando se mueve en el plano horizontal (10,4 s, SE 1,0) en comparación con el plano sagital (9,4 s, 0,8 en sí ) y los frontales (9,4 s, SE 0,9) aviones. No hubo un efecto principal significativo del ángulo de segmento o cualquier interacción. Una significativa entre el efecto de los sujetos se encontró un tiempo de respuesta (F (1,14) = 129,1, p &lt;0,001). <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig5.jpg" /> Figura 5. Resultados. un error) Firmado derrumbó en la modalidad de los aviones de prueba. b) El tiempo de respuesta se derrumbó en los planos de movimiento para las modalidadesprobado. Las barras de error son de + / - 1 sem

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No hay conflictos de interés declarado.

Ruta de la integración ha sido bien establecida como un medio utilizado para resolver, donde se originó un observador, pero es propenso a subestimar el ángulo se ha desplazado a 5. Nuestros resultados muestran esto para movimiento de traslación, pero sólo en el plano horizontal. En los planos verticales participantes son más propensos a sobreestimar el ángulo mueve a través de o que no tienen sesgo en absoluto. Estos resultados pueden explicar por qué las estimaciones de elevación del recorrido, sobre terreno tienden a ser exagerados 10 y también la razón por la navegación espacial entre los diferentes pisos de un edificio es pobre 11. Estos resultados también pueden estar relacionados con las asimetrías conocidos en la proporción relativa de sáculo a utrícula receptores (~ 0,58) 12. Menor tiempo de respuesta basada en el vestíbulo-cinestésica información por sí sola en comparación a cuando la información visual está presente sugiere que puede haber demoras adicionales asociados con tratar de determinar el origen de uno basado en las señales de inercia, que solopueden estar relacionados con estudios recientes que demuestran que la percepción vestibular es lento en comparación a los otros sentidos 13-16. En general nuestros resultados sugieren que las estrategias alternativas para determinar el origen de uno puede ser utilizado cuando se mueve verticalmente, que pueden relacionarse con el hecho de que el movimiento de los seres humanos experimentan su mayor parte dentro del plano horizontal. Además, mientras que las traducciones secuenciales es poco frecuente que se produzcan con mayor frecuencia en el plano sagital - donde los errores son mínimos - por ejemplo, cuando caminamos hacia adelante y una escalera mecánica. Mientras que experimento después de las entrevistas no reflejan las diferentes estrategias entre los planos, los experimentos deben explorar esta posibilidad. Los experimentos con trayectorias con mayores grados de libertad, más caminos, con el cuerpo de manera diferente en relación orientada a la gravedad, así como el uso de grandes campos de visión que ahora son posibles con el simulador de CyberMotion MPI están previstas para investigar aún más el rendimiento camino de integración en tres dimensiones.

<a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/industrial_robots/heavy/kr500_2/start.htm" target="_blank">KUKA KR 500 Heavy Duty robot industrial</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kcp/start.htm" target="_blank">KUKA KUKA Control Panel KCP</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kr_c2_ed05/start.htm" target="_blank">KUKA KR C2 edition2005</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kmc/start.htm" target="_blank">KUKA KUKA Motion Control</a> <a href="http://www.motorsportseats.com/recaro/pole_position.html" target="_blank">RECARO Pole Posición del asiento</a> <a href="http://www.schrothracing.com/store/Competition/profi/profi-II" target="_blank">Schroth Enduro Cinturón</a> Dell de 24 &quot;1920x1200 LCD (campo efectivode vista enmascarada de 1200 x 1200) <a href="http://www.virtools.com" target="_blank">Virtools 4.1</a> Palanca de mando construido a medida con la comunicación UDP

mpi cybermotion simulator: implementation of a novel motion simulator to investigate multisensory path integration in three dimensions

Integración Path es un proceso en el cual se integra auto-movimiento con el tiempo para obtener una estimación de la propia posición actual con respecto a un punto de partida 1. Los seres humanos pueden hacer la integración trayectoria basada exclusivamente en la visual de 2-3, auditiva 4, o 5 señales de inercia. Sin embargo, con señales de múltiples señales presentes, sobre todo de inercia - cinestésica - parecen dominar 6-7. En ausencia de la visión, los seres humanos tienden a sobreestimar las distancias cortas (&lt;5 m) y los ángulos de giro (&lt;30 °), pero subestiman los más largos 5. Movimiento a través del espacio físico por lo tanto, no parece ser exactamente representada por el cerebro. Una amplia labor que se ha hecho en la evaluación de la integración de ruta en el plano horizontal, pero se sabe poco sobre el movimiento vertical (véase el punto 3 para el movimiento virtual a partir de la visión solamente). Una razón para esto es que los simuladores de movimiento tradicionales tienen una pequeña gama de movimiento restriccionesTed principalmente al plano horizontal. Aquí se aprovecha de un simulador de movimiento de 8-9 con una amplia gama de movimiento para evaluar si la integración ruta de acceso es similar entre los planos horizontal y vertical. Las contribuciones relativas de las señales de inercia y visuales para el recorrido de navegación también se evaluaron. 16 observadores se sentó en posición vertical en un asiento montado en la brida de un brazo robot antropomórfico KUKA modificado. La información sensorial fue manipulado por proporcionar visuales (de flujo óptico, de campo limitada de por vida de estrella), vestíbulo-kinestésica (movimiento pasivo sí con los ojos cerrados), o visual y kinestésica-vestibular señales de movimiento. Las trayectorias de movimiento en los planos horizontales, sagital y frontal consta de dos segmentos de longitud (1 ª: 0,4 m, 2 ª: 1 m; ± 0,24 m / s 2 aceleración máxima). El ángulo de los dos segmentos era o 45 ° o 90 °. Los observadores señalaron de nuevo a su origen al mover una flecha que se superpone a un avatar presentado en el SCREen. Los observadores eran más propensos a subestimar el tamaño del ángulo de movimiento en el plano horizontal en comparación con los planos verticales. En el plano frontal observadores eran más propensos a sobreestimar el tamaño del ángulo mientras que no hubo sesgo en el plano sagital. Por último, los observadores respondieron lento al responder sobre la base de vestibular-cinestésica información por sí sola. La integración camino humano sobre la base de vestíbulo-cinestésica información por sí sola por lo tanto lleva más tiempo que cuando la información visual está presente. Esto es consistente con señalar subestimar o sobreestimar el ángulo se ha movido a través de los planos horizontal y vertical, respectivamente, sugiere que la representación neural de auto-movimiento en el espacio no es simétrica, que puede estar relacionado con el hecho de que el movimiento de los seres humanos experimentan su mayor parte dentro del plano horizontal.

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MPI CyberMotion Simulator: Implementation of a Novel Motion Simulator to Investigate Multisensory Path Integration in Three Dimensions

Una forma eficiente de obtener una idea de cómo los seres humanos se navega en tres dimensiones se describe. El método se aprovecha de un simulador de movimiento capaz de mover los observadores de manera inalcanzables por los simuladores tradicionales. Los resultados confirman que el movimiento en el plano horizontal se subestima, mientras que el movimiento vertical está sobreestimada.

MPI CyberMotion Simulator: Implementación de un simulador de movimiento Novela encargado de investigar la integración multisensorial ruta en tres dimensiones

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. ...

mpi-cybermotion-simulator-implementation-novel-motion-simulator-to

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.5K vistas.  Max Planck Institute for Biological Cybernetics. Una forma eficiente de obtener una idea de cómo los seres humanos se navega en tres dimensiones se describe. El método se aprovecha de un simulador de movimiento capaz de mover los observadores de manera inalcanzables por los simuladores tradicionales. Los resultados confirman que el movimiento en el plano horizontal se subestima, mientras que el movimiento vertical está sobreestimada.

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Using a Comparative Species Approach to Investigate the Neurobiology of Paternal Responses

A goal of behavioral neuroscience is to identify underlying neurobiological factors that regulate specific behaviors. Using animal models to accomplish this goal, many methodological strategies require invasive techniques to manipulate the intensity of the behavior of interest (e.g., lesion methods, pharmacological manipulations, microdialysis techniques, genetically-engineered animal models). The utilization of a comparative species approach allows researchers to take advantage of naturally occurring differences in response strategies existing in closely related species. In our lab, we use two species of the Peromyscus genus that differ in paternal responses. The male California deer mouse (Peromyscus californicus) exhibits the same parental responses as the female whereas its cousin, the common deer mouse (Peromyscus maniculatus) exhibits virtually no nurturing/parental responses in the presence of pups. Of specific interest in this article is an exploration of the neurobiological factors associated with the affiliative social responses exhibited by the paternal California deer mouse. Because the behavioral neuroscience approach is multifaceted, the following key components of the study will be briefly addressed: the identification of appropriate species for this type of research; data collection for behavioral analysis; preparation and sectioning of the brains; basic steps involved in immunocytochemistry for the quantification of vasopressin-immunoreactivity; the use of neuroimaging software to quantify the brain tissue; the use of a microsequencing video analysis to score behavior and, finally, the appropriate statistical analyses to provide the most informed interpretations of the research findings.

The comparative species approach allows behavioral neuroscientists to explore various neurobiological factors associated with specific behaviors viewed as characteristic of a specific animal model. Taking advantage of naturally occurring differences in behavior between closely related species, this technique doesn&#x2019;t require invasive techniques to manipulate the expression of the behavior.

Con un enfoque comparativo de especies para la Investigación de Neurobiología de las respuestas Paternal

A goal of behavioral neuroscience is to identify underlying neurobiological factors that regulate specific behaviors.  Using animal models to accomplish ...

Investigación

Neurociencias

Three Dimensional Vestibular Ocular Reflex Testing Using a Six Degrees of Freedom Motion Platform

The vestibular organ is a sensor that measures angular and linear accelerations with six degrees of freedom (6DF). Complete or partial defects in the vestibular organ results in mild to severe equilibrium problems, such as vertigo, dizziness, oscillopsia, gait unsteadiness nausea and/or vomiting. A good and frequently used measure to quantify gaze stabilization is the gain, which is defined as the magnitude of compensatory eye movements with respect to imposed head movements. To test vestibular function more fully one has to realize that 3D VOR ideally generates compensatory ocular rotations not only with a magnitude (gain) equal and opposite to the head rotation but also about an axis that is co-linear with the head rotation axis (alignment). Abnormal vestibular function thus results in changes in gain and changes in alignment of the 3D VOR response.
Here we describe a method to measure 3D VOR using whole body rotation on a 6DF motion platform. Although the method also allows testing translation VOR responses 1, we limit ourselves to a discussion of the method to measure 3D angular VOR. In addition, we restrict ourselves here to description of data collected in healthy subjects in response to angular sinusoidal and impulse stimulation.
Subjects are sitting upright and receive whole-body small amplitude sinusoidal and constant acceleration impulses. Sinusoidal stimuli (f = 1 Hz, A = 4&deg;) were delivered about the vertical axis and about axes in the horizontal plane varying between roll and pitch at increments of 22.5&deg; in azimuth. Impulses were delivered in yaw, roll and pitch and in the vertical canal planes. Eye movements were measured using the scleral search coil technique 2. Search coil signals were sampled at a frequency of 1 kHz.
The input-output ratio (gain) and misalignment (co-linearity) of the 3D VOR were calculated from the eye coil signals 3.
Gain and co-linearity of 3D VOR depended on the orientation of the stimulus axis. Systematic deviations were found in particular during horizontal axis stimulation. In the light the eye rotation axis was properly aligned with the stimulus axis at orientations 0&deg; and 90&deg; azimuth, but gradually deviated more and more towards 45&deg; azimuth.
The systematic deviations in misalignment for intermediate axes can be explained by a low gain for torsion (X-axis or roll-axis rotation) and a high gain for vertical eye movements (Y-axis or pitch-axis rotation (see Figure 2). Because intermediate axis stimulation leads a compensatory response based on vector summation of the individual eye rotation components, the net response axis will deviate because the gain for X- and Y-axis are different.
In darkness the gain of all eye rotation components had lower values. The result was that the misalignment in darkness and for impulses had different peaks and troughs than in the light: its minimum value was reached for pitch axis stimulation and its maximum for roll axis stimulation.
Case Presentation
Nine subjects participated in the experiment. All subjects gave their informed consent. The experimental procedure was approved by the Medical Ethics Committee of Erasmus University Medical Center and adhered to the Declaration of Helsinki for research involving human subjects.
Six subjects served as controls. Three subjects had a unilateral vestibular impairment due to a vestibular schwannoma. The age of control subjects (six males and three females) ranged from 22 to 55 years. None of the controls had visual or vestibular complaints due to neurological, cardio vascular and ophthalmic disorders.
The age of the patients with schwannoma varied between 44 and 64 years (two males and one female). All schwannoma subjects were under medical surveillance and/or had received treatment by a multidisciplinary team consisting of an othorhinolaryngologist and a neurosurgeon of the Erasmus University Medical Center. Tested patients all had a right side vestibular schwannoma and underwent a wait and watch policy (Table 1; subjects N1-N3) after being diagnosed with vestibular schwannoma. Their tumors had been stabile for over 8-10 years on magnetic resonance imaging.

A method is described to measure three-dimensional vestibulo ocular reflexes (3D VOR) in humans using a six degrees of freedom (6DF) motion simulator. The gain and misalignment of the 3D angular VOR provide a direct measure of the quality of vestibular function. Representative data on healthy subjects are provided

Tridimensional vestibular Ocular Pruebas Reflex Con un Seis Grados de Plataforma Movimiento Libertad

The vestibular organ is a sensor that measures angular and linear accelerations with six degrees of freedom (6DF). Complete or partial defects in the ...

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

An experimental method has been developed to investigate the cellular responses to central nervous system (CNS) injury using the fruit-fly Drosophila. Understanding repair and regeneration in animals is a key question in biology. The damaged human CNS does not regenerate, and understanding how to promote the regeneration is one of main goals of medical neuroscience. The powerful genetic toolkit of Drosophila can be used to tackle the problem of CNS regeneration.
A lesion to the CNS ventral nerve cord (VNC, equivalent to the vertebrate spinal cord) is applied manually with a tungsten needle. The VNC can subsequently be filmed in time-lapse using laser scanning confocal microscopy for up to 24 hr to follow the development of the lesion over time. Alternatively, it can be cultured, then fixed and stained using immunofluorescence to visualize neuron and glial cells with confocal microscopy. Using appropriate markers, changes in cell morphology and cell state as a result of injury can be visualized. With ImageJ and purposely developed plug-ins, quantitative and statistical analyses can be carried out to measure changes in wound size over time and the effects of injury in cell proliferation and cell death. These methods allow the analysis of large sample sizes. They can be combined with the powerful genetics of Drosophila to investigate the molecular mechanisms underlying CNS regeneration and repair.

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

An injury paradigm using the Drosophila larval ventral nerve cord to investigate central nervous system regeneration and repair is described. Stabbing followed by laser scanning confocal microscopy in time-lapse and fixed specimens, combined with quantitative analysis with purposefully developed software and genetics, are used to investigate the molecular mechanisms of CNS regeneration and repair.

Un paradigma de Lesiones de investigar reparación del sistema nervioso central en<em&gt; Drosophila</em

An experimental method has been developed to investigate the cellular responses to central nervous system (CNS) injury using the fruit-fly Drosophila. ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of the dendritic tree, which eventually leads to neuronal output of action potentials at the axon. The influence of diverse spatial and temporal parameters of specific synaptic input on neuronal output is currently under investigation, e.g. the distance-dependent attenuation of dendritic inputs, the location-dependent interaction of spatially segregated inputs, the influence of GABAergig inhibition on excitatory integration, linear and non-linear integration modes, and many more.
With fast micro-iontophoresis of glutamate and GABA it is possible to precisely investigate the spatial and temporal integration of glutamatergic excitation and GABAergic inhibition. Critical technical requirements are either a triggered fluorescent lamp, light-emitting diode (LED), or a two-photon scanning microscope to visualize dendritic branches without introducing significant photo-damage of the tissue. Furthermore, it is very important to have a micro-iontophoresis amplifier that allows for fast capacitance compensation of high resistance pipettes. Another crucial point is that no transmitter is involuntarily released by the pipette during the experiment.
Once established, this technique will give reliable and reproducible signals with a high neurotransmitter and location specificity. Compared to glutamate and GABA uncaging, fast iontophoresis allows using both transmitters at the same time but at very distant locations without limitation to the field of view. There are also advantages compared to focal electrical stimulation of axons: with micro-iontophoresis the location of the input site is definitely known and it is sure that only the neurotransmitter of interest is released. However it has to be considered that with micro-iontophoresis only the postsynapse is activated and presynaptic aspects of neurotransmitter release are not resolved. In this article we demonstrate how to set up micro-iontophoresis in brain slice experiments.

In this article we introduce fast micro-iontophoresis of neurotransmitters as a technique to investigate integration of postsynaptic signals with high spatial and temporal precision.

Fast Micro-iontoforesis de glutamato y GABA: una herramienta útil para investigar la integración sináptica

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Stab Wound Injury of the Zebrafish Adult Telencephalon: A Method to Investigate Vertebrate Brain Neurogenesis and Regeneration

Adult zebrafish have an amazing capacity to regenerate their central nervous system after injury. To investigate the cellular response and the molecular mechanisms involved in zebrafish adult central nervous system (CNS) regeneration and repair, we developed a zebrafish model of adult telencephalic injury.
In this approach, we manually generate an injury by pushing an insulin syringe needle into the zebrafish adult telencephalon. At different post injury days, fish are sacrificed, their brains are dissected out and stained by immunohistochemistry and/or in situ hybridization (ISH) with appropriate markers to observe cell proliferation, gliogenesis, and neurogenesis. The contralateral unlesioned hemisphere serves as an internal control. This method combined for example with RNA deep sequencing can help to screen for new genes with a role in zebrafish adult telencephalon neurogenesis, regeneration, and repair.

To shed light on the cellular and molecular mechanisms of zebrafish adult neurogenesis and regeneration, we developed a protocol for invasive surgery causing mechanical injuries in the zebrafish adult telencephalon and subsequent monitoring of changes in the stabbed hemisphere by immunohistochemistry or in situ hybridization.

Puñalada de Lesiones de la herida del pez cebra Telencéfalo adultos: un método para investigar Vertebrados Cerebro neurogénesis y Regeneración

Adult zebrafish have an amazing capacity to regenerate their central nervous system after injury. To investigate the cellular response and the molecular ...

Protocol for Three-dimensional Confocal Morphometric Analysis of Astrocytes

As glial cells in the brain, astrocytes have diverse functional roles in the central nervous system. In the presence of harmful stimuli, astrocytes modify their functional and structural properties, a condition called reactive astrogliosis. Here, a protocol for assessment of the morphological properties of astrocytes is presented. This protocol includes quantification of 12 different parameters i.e. the surface area and volume of the tissue covered by an astrocyte (astrocyte territory), the entire astrocyte including branches, cell body, and nucleus, as well as total length and number of branches, the intensity of fluorescence immunoreactivity of antibodies used for astrocyte detection, and astrocyte density (number/1,000 &#181;m2). For this purpose three-dimensional (3D) confocal microscopic images were created, and 3D image analysis software such as Volocity 6.3 was used for measurements. Rat brain tissue exposed to amyloid beta1-40 (A&#946;1-40) with or without a therapeutic&#160;intervention was used to present the method. This protocol can also be used for 3D morphometric analysis of other cells from either in vivo or in vitro conditions.

Astrocytes in the CNS change their functional and structural properties in response to harmful stimuli. This report presents a protocol for assessment of three-dimensional astrocyte morphology in diseased conditions or after therapeutic interventions.

Protocolo para tridimensional confocal morfométrico Análisis de astrocitos

As glial cells in the brain, astrocytes have diverse functional roles in the central nervous system. In the presence of harmful stimuli, astrocytes modify ...

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

The Drosophila melanogaster larval path-length phenotype is an established measure used to study the genetic and environmental contributions to behavioral variation. The larval path-length assay was developed to measure individual differences in foraging behavior that were later linked to the foraging gene. Larval path-length is an easily scored trait that facilitates the collection of large sample sizes, at minimal cost, for genetic screens. Here we provide a detailed description of the current protocol for the larval path-length assay first used by Sokolowski. The protocol details how to reproducibly handle test animals, perform the behavioral assay and analyze the data. An example of how the assay can be used to measure behavioral plasticity in response to environmental change, by manipulating feeding environment prior to performing the assay, is also provided. Finally, appropriate test design as well as environmental factors that can modify larval path-length such as food quality, developmental age and day effects are discussed.

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

We provide a detailed protocol for a Drosophila melanogaster foraging path-length assay. We discuss the preparation and handling of test animals, how to perform the assay and analyze the data.

Forrajeo Protocolo Ruta de longitud de<em&gt; Drosophila melanogaster</em&gt; Las larvas

The Drosophila melanogaster larval path-length phenotype is an established measure used to study the genetic and environmental contributions to behavioral ...

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees (Bombus terrestris)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from flowering plants. Only a few studies have described the gustatory responses of bees toward toxins in food, and these experiments have mainly used the proboscis extension response on restrained honey bees. Here, a new behavioral assay is presented for measuring the feeding responses of freely-moving, individual worker bumble bees to nutrients and toxins. This assay measures the amount of solution ingested by each bumble bee and identifies how tastants in food influence the microstructure of the feeding behavior.
The solutions are presented in a microcapillary tube to individual bumble bees that have been previously starved for 2-4 hr. The behavior is captured on digital video. The fine structure of the feeding behavior is analyzed by continuously scoring the position of the proboscis (mouthparts) from video recordings using event logging software. The position of the proboscis is defined by three different behavioral categories: (1) proboscis is extended and in contact with the solution, (2) proboscis is extended but not in contact with the solution and (3) proboscis is stowed under the head. Furthermore the speed of the proboscis retracting away from the solution is also estimated.
In the present assay the volume of solution consumed, the number of feeding bouts, the duration of the feeding bouts and the speed of the proboscis retraction after the first contact is used to evaluate the phagostimulatory or the deterrent activity of the compounds tested.
This new taste assay will allow researchers to measure how compounds found in nectar influence the feeding behavior of bees and will also be useful to pollination biologists, toxicologists and neuroethologists studying the bumble bee&#39;s taste system.

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees Bombus terrestris

A novel behavioral assay is described for investigating the short term gustatory responses of the mouthparts of freely-moving bumble bees (Bombus terrestris) toward nutrients and toxins in solution.

A Novel Behavioral Ensayo para investigar las respuestas gustativas de individual, libre de movimiento abejorros (<em&gt; Bombus terrestris</em&gt;)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from ...

A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila

Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE) is an established neurodegenerative disease that is closely associated with exposure to repetitive mild Traumatic Brain Injury (mTBI). The mechanisms responsible for its complex pathological changes remain largely elusive, despite a recent consensus to define the neuropathological criteria. Here, we describe a novel method to develop a model of CTE in Drosophila melanogaster&#160;(Drosophila&#160;)&#160;in an attempt to identify the key genes and pathways that lead to the characteristic hyperphosphorylated tau accumulation and neuronal death in the brain. Adjustable-strength impacts to inflict mild closed injury are delivered directly to the fly head, subjecting the head to rapid acceleration and deceleration. Our method eliminates the potential problems inherent with other Drosophila mTBI models (e.g.,animal death might be induced by damage to other parts of the body or to internal organs). The less labor- and cost-intensive animal care, short life span, and extensive genetic tools make the fruit fly ideal to study CTE pathogenesis and make it possible to perform large-scale, genome-wide forward genetic and pharmacological screens. We anticipate that the ongoing characterization of the model will generate important mechanistic insights on disease prevention and therapeutic approaches.

A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila

Here, we describe a new approach to inflict closed-head traumatic brain injury in Drosophila melanogaster. Our method has the advantage of directly delivering repetitive impacts with adjustable strength to the head alone. Further exploration of the invertebrate system will help to illuminate the pathogenesis of chronic traumatic encephalopathy.

Un nuevo método para modelar la encefalopatía traumática crónica<em&gt; Drosophila</em

Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE) is an established neurodegenerative disease that is closely associated with exposure to repetitive mild Traumatic ...

Assay Development for High Content Quantification of Sod1 Mutant Protein Aggregate Formation in Living Cells

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease that can be caused by inherited mutations in the gene encoding copper-zinc superoxide dismutase 1 (SOD1). The structural instability of SOD1 and the detection of SOD1-positive inclusions in familial-ALS patients supports a potential causal role for misfolded and/or aggregated SOD1 in ALS pathology. In this study, we describe the development of a cell-based assay designed to quantify the dynamics of SOD1 aggregation in living cells by high content screening approaches. Using lentiviral vectors, we generated stable cell lines expressing wild-type and mutant A4V SOD1 tagged with yellow fluorescent protein and found that both proteins were expressed in the cytosol without any sign of aggregation. Interestingly, only SOD1 A4V stably expressed in HEK-293, but not in U2OS or SH-SY5Y cell lines, formed aggregates upon proteasome inhibitor treatment. We show that it is possible to quantify aggregation based on dose-response analysis of various proteasome inhibitors, and to track aggregate-formation kinetics by time-lapse microscopy. Our approach introduces the possibility of quantifying the effect of ALS mutations on the role of SOD1 in aggregate formation as well as screening for small molecules that prevent SOD1 A4V aggregation.

We describe a method to quantify the aggregation of misfolded proteins. Our protocol details lentiviral induced stable cell line generation, automated confocal imaging, and image analysis of protein aggregates. As an illustrative application, we studied the effect of small molecules in promoting SOD1 aggregation in a time- and dose-dependent manner.

Desarrollo de ensayos para cuantificación de contenido alto de Sod1 mutante de la proteína total formación en células vivas

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease that can be caused by inherited mutations in the gene encoding copper-zinc ...