Esta investigación fue financiada por becas de la Fundación de Investigación - Flandes (FWO, proyecto N º G.0420.02 y G.0443.11N), la Fundación Hércules (subvención Nr AUHA0012), acciones concertadas de investigación (financiación GOA) de la Universidad de Amberes, y en parte patrocinado por la CE - 6PM proyecto Dimi, LSHB-CT-2005 hasta 512146 y CE - 6PM proyecto EMIL LSHC-CT-2004-503569 de A.VdL. G.DG y CP son Postdoctorales de la Fundación de Investigación - Flandes (FWO).

1. Preparación de los estímulos auditivos <ol><li> Primera grabar el sonido-estímulos mientras se está reproduciendo en el interior del ánima del sistema MR 7T. El agujero es de un espacio confinado que puede distorsionar los estímulos auditivos que resultan en la mejora de ciertas frecuencias auditivas. Figura 1 muestra las frecuencias mejorado y suprimido como se muestra por nuestras grabaciones de ruido blanco hecho en la ubicación de la cabeza del ave dentro de la cavidad del imán utilizando un micrófono de fibra óptica (Optimic 1160, Optoacoustics). Para compensar esta mejora artificial, una función de ecualizador se aplica a cada estímulo usando software de WaveLab. Para nuestra configuración en particular, la función se compone de un núcleo gaussiano con los siguientes parámetros: la amplitud máxima:-20dB, centrada en 3750 Hz, anchura: 0,05 octavas (correspondiente a la gama de 2,500-5,000 Hz para nuestro sistema). </li><li> Los estímulos de canciones se componen de varios motivos de canciones individuales de cada ave intercalados con períodos de silencio. El dración de estos períodos de silencio se ajusta para mantener la cantidad total de sonido y el silencio idénticas para todos los estímulos. Esta construcción conserva la variabilidad intra-individual e inter-individual natural de duración de la canción. La longitud total de cada estímulo es 16 seg. La intensidad de cada canción se normaliza en términos de emparejado raíz cuadrada de la media y filtrado paso alto a 400 Hz antes de ser integrado en el estímulo completa (canción y períodos de silencio). Estas manipulaciones se realizaron utilizando el software Praat. </li><li> El experimento consiste en un ON / OFF de diseño alternando periodos de estimulación auditiva bloque (en los bloques) con períodos de reposo (apagado bloques) (Figura 2). Cada bloque (ON y OFF) dura 16 segundos, que corresponde al tiempo de adquisición de imágenes 2 (ver más abajo para la adquisición). Cada tipo de estímulo se presenta 25 veces, lo que resulta en la adquisición de 50 imágenes por estímulo y por sujeto. El orden de presentación de las condiciones que debe ser al azar dentro y entresujetos. Esta orden aleatorio de los estímulos puede ser codificado en el software de presentación. </li></ol> 2. Asunto Preparación 2.1 Sujeto y el tamaño del grupo Aquí presentamos un protocolo adaptado específicamente para el uso de (adulto) pinzones cebra. La elección de la especie depende de la pregunta científica. Sin embargo, otras consideraciones como la robustez de aves a la anestesia también pueden tenerse en cuenta. Zebra pinzones (Taeniopygia guttata) deben ser alojados en aviarios bajo una luz de 12 horas: 12 horas de oscuridad y tener acceso a alimentos y agua ad libitum durante todo el estudio. El número mínimo de personas por experimento es 15. Este número tiene en cuenta la sensibilidad de la fMRI de espín-eco y la variabilidad inter-individual natural de los fenómenos biológicos medidos en el experimento. 2.2 Instalación de la instalación y preparación del animal (Para la especificaciónde los equipos utilizados, nos referimos a la lista de reactivos y equipos específicos al final de este artículo) <ol><li> Instale la máscara de pico en la cama de un sistema MRI MR 7T y conectarlo al dispositivo de control de gas con tubos de plástico. Abra las botellas de gas de nitrógeno y oxígeno y conectar el dispositivo de control de gas (oxígeno Caudal: 200 cc / min; nitrógeno: 400 cc / min). </li></ol> Como se mencionó anteriormente, un sistema de RM 7T se utiliza en la configuración presentada. Otros sistemas de MR con diferentes intensidades de campo son también posibles, pero al 7T se alcanza un buen compromiso entre la relación de señal-a-ruido y el grado de artefactos de susceptibilidad (véase la discusión). A intensidades de campo más altas, la relación de señal-a-ruido aumentará junto con el grado de artefactos de susceptibilidad. <ol start="2"><li> Encienda el sistema controlado por retroalimentación y el dispositivo de flujo de aire caliente. </li><li> Anestesiar el pinzón cebra con el 3% de isoflurano en una mezcla de oxígeno y nitrógeno mediante la introducción de su picoen la máscara y mantener la cabeza hacia abajo hasta que el ave está totalmente anestesiado. Esto puede ser verificada mediante tirando suavemente el pie: cuando el ave está completamente sedado el pie no se retraerá por el ave. Además, los ojos de las aves serán parcialmente cerrados. </li><li> Introducir la sonda de temperatura cloacal para detectar la temperatura del cuerpo y controlar el ritmo de la respiración mediante la colocación de un sensor neumático debajo del vientre pinzón cebra. Cierre la chaqueta para frenar el cuerpo del ave (Figura 3). </li><li> Mantener la tasa de respiración dentro del rango 40 - 100 respiraciones por minuto y mantener constante la temperatura corporal dentro de un estrecho rango de 40 ± 0,5 ° C. Cuando el rango de la respiración es demasiado baja / alta, ajuste el nivel de la anestesia (% isoflurano) en consecuencia. Cuando el problema persiste, el experimento debe ser detenido y el animal retira de la configuración con el fin de recuperar. </li><li> Coloque los altavoces dinámicos no magnéticos en ambos lados de la cabeza y con pinzón cebraellos conecte al amplificador. Asegúrese de que los cables de los altavoces son dirigidos lejos de la sonda de temperatura, ya que puede influir en la lectura de la temperatura cuando se acerca demasiado. </li><li> Coloque la bobina RF de superficie en la parte superior de la cabeza y el pinzón posición del pinzón cebra en el centro del imán (y de forma automática el centro de la bobina de transmisión, que está situado en el centro del imán) cebra. </li><li> Reducir el nivel de anestesia a 1,5% de isoflurano mezclado con oxígeno y nitrógeno. </li></ol> 3. Adquisición de Datos <ol><li> Adquirir un conjunto de 1 sagital, 1 horizontal y 1 image explorador (GE) de eco de gradiente coronal (tri-piloto de la secuencia) y conjuntos de imágenes multi-corte horizontal, coronal y sagital (pilotaje en T2 adquisición rápida relajación mejorada ( RARO) secuencia SE) para determinar la posición del cerebro en el imán (Figura 4). </li><li> Reducir el ruido de los gradientes aumentando sus tiempos de rampa a 1000 ms. </li> &lt;li&gt; Preparar la secuencia de fMRI: RARE secuencia T 2 ponderada, eficaz TE: 60 ms, TR: 2000 ms, el factor RARE: 8, FOV: 16 mm, tamaño de la matriz: 64 x 32, orientación: sagital, grosor de corte: 0,75 mm, Inter-slice espesor de cámara: 0,05 mm, 15 rebanadas cubren casi todo el cerebro (Figura 4). </li><li> Seleccione el protocolo auditiva (estímulos auditivos y el calendario de entrega de estímulo) en el software de presentación. Este protocolo consiste en una secuencia de comandos - para la iniciación de estímulos auditivos específicos - que se ejecutan en un escaneo de número específico. En cada repetición de la secuencia de resonancia magnética funcional, el software del escáner enviará un disparador para el software de presentación auditiva que a su vez registra el número de exploración y ejecuta el comando correspondiente. </li><li> Para asegurarse de que el software de presentación auditiva no se le escapa ningún disparo desde el escáner, el protocolo auditiva se inicia por primera vez. Una vez que el protocolo está completamente cargado, se inicia la secuencia de resonancia magnética funcional. </li><li> Cada experimento fMRI es precedida por la adquisición de 12 imágenes ficticias para permitir que la señal atribuida al ruido del escáner para llegar a un estado estable antes de comenzar la estimulación auditiva. </li><li> Después de la adquisición de cero a llenar los datos a 64 x 64. </li><li> Echa un primer vistazo (preliminar) de los resultados utilizando la herramienta funcional de Paravision (opcional Processing / Imágenes Funcionales). Calcular la respuesta BOLD diferencial entre todos en los bloques y la línea de base (OFF bloques). Este análisis da una primera indicación de la calidad del experimento. Si la activación no se ve en las áreas auditivas primarias en esta etapa, el ave tenía probablemente no escuchar / procesa los estímulos auditivos debido a problemas técnicos con la presentación del estímulo, nivel de anestesia, etc La configuración debe ser verificada y la medición repetida. </li><li> Ejecutar una secuencia RARE 3D anatómica en T2 en la misma orientación que las resonancias magnéticas anteriores y con TE efectiva: 60 ms, TR: 2000 ms, el factor RARE: 8, FOV: 16 mm, tamaño de la matriz: 256 x 128 x 64. </li><li> Cero-llenar los datos a 256 x 256 x 256. </li><li> Tome el pinzón cebra de la cama MRI y dejar que se recupere de la anestesia en una jaula en una luz roja. Normalmente, la recuperación de un pinzón cebra después de la anestesia con isoflurano va relativamente rápido (máximo 5 minutos). Después de sólo unos minutos, los pájaros van a tratar de ponerse de pie y una vez que está totalmente recuperado del ave, que se posan en una rama en vez de sentarse en la parte inferior de la jaula. La duración de la anestesia es de aproximadamente 2 h durante el presente experimento. El tiempo máximo de la anestesia isoflurano aplica a los pinzones cebra en nuestro laboratorio es de 6 horas, después de lo cual las aves también se recuperaron dentro de los 5 min. </li></ol> 4. Proceso de datos <ol><li> Convertir el MR-data en Analizar o en formato Nifti. </li><li> Debido a SPM ha sido desarrollado para procesar datos de la fMRI adquiridos en los seres humanos, que es para los voxels de alrededor de 2 mm. Numerosos ajustes SPM se adaptan a este tamaño voxel aproximada. Si uno no wANT para cambiar todos estos parámetros, la forma más sencilla de proceder es aumentar artificialmente el tamaño de voxel de datos de la fMRI aves. Ajuste el tamaño de voxel en la cabecera de multiplicar el tamaño de voxel real por 10 usando MRIcro. Cabe señalar, que tal ajuste no influye en los datos en sí misma, sin remuestreo o cualquier otra modificación se aplica a los datos. </li></ol> Una alternativa a esto es el uso de &#39;SPMMouse &quot;, que es una caja de herramientas que permite SPM para abrir y analizar archivos de cualquier dimensión voxel. La herramienta permite a los GDS &#39;cerebros&#39; de vidrio que se crean a partir de cualquier imagen y ajusta automáticamente las escalas de longitud por defecto basados ​​en los encabezados de los archivos de imagen o datos introducidos por el usuario. Por lo tanto, esta caja de herramientas funciona en el sentido contrario de lo que nos proponemos. En lugar de cambiar el tamaño de voxel de las imágenes que se ajustan en SPM, la configuración predeterminada de SPM se cambian el uso de imágenes con diferentes tamaños de voxel. <ol start="3"><li> Vuelva a alinear los datos de la fMRI. Co-registro del conjunto de datos anatómicos en 3D para tque series de tiempo fMRI. Normalizar los datos en 3D (y la serie temporal fMRI co-registrado) el pinzón cebra resonancia magnética del cerebro atlas. Aplicar la matriz de transformación para el conjunto de datos fMRI. Todo esto se puede hacer usando Estadística Parametric Mapping (SPM) 8 software. </li><li> Suavizar los datos con un ancho de 0,5 mm de núcleo gaussiano utilizando SPM8. </li><li> Llevar a cabo análisis estadísticos basados ​​en voxel utilizando SPM8. Modelo de los datos como un cuadro-car (sin función de respuesta hemodinámica). Estimar los parámetros del modelo con el restringido algoritmo clásico de máxima verosimilitud. Calcule el efecto medio de cada estímulo auditivo en cada materia (análisis de efectos fijos) y luego calcular las estadísticas de los deseados grupo de análisis (análisis de efectos mixtos). </li><li> Proyectar el mapa estadístico paramétrico en el pinzón cebra atlas (Figura 5) 9 en SPM8 para localizar las activaciones funcionales (Figura 6). </li></ol>

<ol>
	<li>Van Meir, V., 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=Spatiotemporal+properties+of+the+BOLD+response+in+the+songbirds'+auditory+circuit+during+a+variety+of+listening+tasks.">Spatiotemporal properties of the BOLD response in the songbirds' auditory circuit during a variety of listening tasks.</a> Neuroimage. 25, 1242-1255 (2005).</li><li>Boumans, T., Theunissen, F. E., Poirier, C., Van Der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+representation+of+spectral+and+temporal+features+of+song+in+the+auditory+forebrain+of+zebra+finches+as+revealed+by+functional+MRI.">Neural representation of spectral and temporal features of song in the auditory forebrain of zebra finches as revealed by functional MRI.</a> The European Journal of Neuroscience. 26, 2613-2626 (2007).</li><li>Boumans, 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=Functional+magnetic+resonance+imaging+in+zebra+finch+discerns+the+neural+substrate+involved+in+segregation+of+conspecific+song+from+background+noise.">Functional magnetic resonance imaging in zebra finch discerns the neural substrate involved in segregation of conspecific song from background noise.</a> Journal of Neurophysiology. 99, 931-938 (2008).</li><li>Boumans, 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=Functional+MRI+of+auditory+responses+in+the+zebra+finch+forebrain+reveals+a+hierarchical+organisation+based+on+signal+strength+but+not+selectivity.">Functional MRI of auditory responses in the zebra finch forebrain reveals a hierarchical organisation based on signal strength but not selectivity.</a> PloS ONE. 3, e3184 (2008).</li><li>Vignal, C., 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=Measuring+brain+hemodynamic+changes+in+a+songbird:+responses+to+hypercapnia+measured+with+functional+MRI+and+near-infrared+spectroscopy.">Measuring brain hemodynamic changes in a songbird: responses to hypercapnia measured with functional MRI and near-infrared spectroscopy.</a> Physics in Medicine and Biology. 53, 2457-2470 (2008).</li><li>Van der Linden, A., Van Meir, V., Boumans, T., Poirier, C., Balthazart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+in+small+brains+displaying+extensive+plasticity.">MRI in small brains displaying extensive plasticity.</a> Trends in Neurosciences. 32, 257-266 (2009).</li><li>Poirier, C., Van der Linden, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin+echo+BOLD+fMRI+on+songbirds.">Spin echo BOLD fMRI on songbirds.</a> Methods Mol. Biol. 771, 569-576 (2011).</li><li>Poirier, C., Verhoye, M., Boumans, T., Van der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+spin-echo+blood+oxygen+level-dependent+(BOLD)+functional+MRI+in+birds.">Implementation of spin-echo blood oxygen level-dependent (BOLD) functional MRI in birds.</a> NMR in Biomedicine. 23, 1027-1032 (2010).</li><li>Poirier, C., 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+three-dimensional+MRI+atlas+of+the+zebra+finch+brain+in+stereotaxic+coordinates.">A three-dimensional MRI atlas of the zebra finch brain in stereotaxic coordinates.</a> Neuroimage. 41, 1-6 (2008).</li><li>Zhao, F., Wang, P., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+depth-dependent+gradient-echo+and+spin-echo+BOLD+fMRI+at+9.4T.">Cortical depth-dependent gradient-echo and spin-echo BOLD fMRI at 9.4T.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 51, 518-524 (2004).</li><li>Harel, N., Lin, J., Moeller, S., Ugurbil, K., Yacoub, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+imaging-histological+study+of+cortical+laminar+specificity+of+fMRI+signals.">Combined imaging-histological study of cortical laminar specificity of fMRI signals.</a> NeuroImage. 29, 879-887 (2006).</li><li>Duong, T. Q., 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=Microvascular+BOLD+contribution+at+4+and+7+T+in+the+human+brain:+gradient-echo+and+spin-echo+fMRI+with+suppression+of+blood+effects.">Microvascular BOLD contribution at 4 and 7 T in the human brain: gradient-echo and spin-echo fMRI with suppression of blood effects.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 1019-1027 (2003).</li><li>Lee, S. P., Silva, A. C., Ugurbil, K., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion-weighted+spin-echo+fMRI+at+9.4+T:+microvascular/tissue+contribution+to+BOLD+signal+changes.">Diffusion-weighted spin-echo fMRI at 9.4 T: microvascular/tissue contribution to BOLD signal changes.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 42, 919-928 (1999).</li><li>Uludag, K., Muller-Bierl, B., Ugurbil, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrative+model+for+neuronal+activity-induced+signal+changes+for+gradient+and+spin+echo+functional+imaging.">An integrative model for neuronal activity-induced signal changes for gradient and spin echo functional imaging.</a> NeuroImage. 48, 150-165 (2009).</li><li>Yacoub, E., 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=Spin-echo+fMRI+in+humans+using+high+spatial+resolutions+and+high+magnetic+fields.">Spin-echo fMRI in humans using high spatial resolutions and high magnetic fields.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 655-664 (2003).</li><li>Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+the+rodent+somatosensory+pathway+using+multislice+echo+planar+imaging.">Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 55, 316-324 (2006).</li><li>Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+the+rodent+somatosensory+pathway+using+multislice+echo+planar+imaging.">Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 52, 89-99 (2004).</li><li>Goloshevsky, A. G., Silva, A. C., Dodd, S. J., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BOLD+fMRI+and+somatosensory+evoked+potentials+are+well+correlated+over+a+broad+range+of+frequency+content+of+somatosensory+stimulation+of+the+rat+forepaw.">BOLD fMRI and somatosensory evoked potentials are well correlated over a broad range of frequency content of somatosensory stimulation of the rat forepaw.</a> Brain Research. 1195, 67-76 (2008).</li><li>Kida, I., Yamamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulus+frequency+dependence+of+blood+oxygenation+level-dependent+functional+magnetic+resonance+imaging+signals+in+the+somatosensory+cortex+of+rats.">Stimulus frequency dependence of blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging signals in the somatosensory cortex of rats.</a> Neuroscience Research. 62, 25-31 (2008).</li><li>Poirier, C., Boumans, T., Verhoye, M., Balthazart, J., Van der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Own-song+recognition+in+the+songbird+auditory+pathway:+selectivity+and+lateralization.">Own-song recognition in the songbird auditory pathway: selectivity and lateralization.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29, 2252-2258 (2009).</li><li>Poirier, C., 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=Own+song+selectivity+in+the+songbird+auditory+pathway:+suppression+by+norepinephrine.">Own song selectivity in the songbird auditory pathway: suppression by norepinephrine.</a> PloS ONE. 6, e20131 (2011).</li><li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+investigation+of+the+basis+of+the+fMRI+signal.">Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal.</a> Nature. 412, 150-157 (2001).</li></ol>

No hay conflictos de interés declarado.

En este reporte se describe un protocolo optimizado para la detallada caracterización in vivo de sustratos neurales de estimulación auditiva en los pinzones cebra anestesiados. De acuerdo con el protocolo presentado, la mayoría de los estudios de activación cerebral funcionales en animales utilizando fMRI BOLD, anestesiar a los animales durante la adquisición. Animales de capacitación para acostumbrarlos al entorno imán y el ruido del escáner durante los períodos de estudio...

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of the reagent/equipment</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalogue number</td>
 <td>Comments </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Isoflurane anaesthetic</td>
 <td>Isoflo</td>
 <td>05260-05</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PC-Sam hardware/software</td>
 <td>SA-Instruments</td>
 <td></td>
 <td><a href="http://www.i4sa.com" target="_blank">http://www.i4sa.com</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Monitoring and gating system</td>
 <td></td>
 <td>1025</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MR-compatible small rodent heater system</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Model 1025 compatible</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Rectal temperature probe</td>
 <td></td>
 <td>RTP-102B</td>
 <td>7'', 0.044'' </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>7T MR scanner</td>
 <td>Bruker Biospin</td>
 <td>PHS 70/16 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Paravision software</td>
 <td></td>
 <td>5.1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gradient Insert</td>
 <td></td>
 <td>BGA9S</td>
 <td>400 mT/m, 300A, 500V</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gradient Amplifiers</td>
 <td>Copley Co., USA</td>
 <td>C256</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Transmit resonators</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Inner diameter: 72 mm, transmit only, active decoupled</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Receiver antenna - 20 mm quadrature Mouse Head</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Receive only, active decoupled</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>WaveLab software</td>
 <td>Steinberg</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Praat software</td>
 <td>Paul Boersma, University of Amsterdam</td>
 <td></td>
 <td><a href="http://www.praat.org" target="_blank">http://www.praat.org</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Non-magnetic dynamic speakers</td>
 <td>Visation, Germany</td>
 <td>HK 150</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Fiber optic microphone</td>
 <td>Optoacoustics, </td>
 <td>Optimic 1160</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sound amplifier</td>
 <td>Phonic corporation</td>
 <td>MM 1002a</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Presentation software</td>
 <td>Neurobehavioral Systems Inc.</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MRIcro</td>
 <td>Chris Rorden</td>
 <td></td>
 <td><a href="http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/" target="_blank">http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Statistical Parametric Mapping (SPM)</td>
 <td>Welcome Trust Centre for Neuroimaging</td>
 <td>8</td>
 <td><a href="http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/" target="_blank">http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/</a></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

functional magnetic resonance imaging (fmri) with auditory stimulation in songbirds

La neurobiología del canto de los pájaros, como un modelo para el habla humana, es una zona marcada de la investigación en neurociencia conductual. Mientras que los enfoques de electrofisiología y moleculares permiten la investigación de cualquiera de los diferentes estímulos en pocas neuronas, o un estímulo en grandes partes del cerebro, el nivel de oxigenación de la sangre dependiente (BOLD), la resonancia magnética funcional (fMRI) permite combinar ambas ventajas, es decir, comparar la activación neural inducida por diferentes estímulos en todo el cerebro a la vez. fMRI en pájaros cantores es difícil debido al pequeño tamaño de sus cerebros y porque sus huesos y especialmente de su cráneo comprenden numerosas cavidades de aire, provocando importantes artefactos de susceptibilidad. Gradiente eco (GE) BOLD fMRI se ha aplicado con éxito a los pájaros cantores 1-5 (para una revisión, ver 6). Estos estudios se centraron en las áreas cerebrales auditivas primarias y secundarias, que son regiones libres de artefactos de susceptibilidad. Sin embargo, debido a proccesos de interés pueden producirse más allá de estas regiones, se requiere toda BOLD fMRI del cerebro usando una secuencia de MRI menos susceptibles a estos artefactos. Esto se puede lograr mediante el uso de eco de espín (SE) BOLD fMRI 7,8. En este artículo se describe cómo utilizar esta técnica en los pinzones cebra (Taeniopygia guttata), que son pequeños pájaros con un peso corporal de 15 a 25 g ampliamente estudiado en neurociencias del comportamiento de los pájaros. El tema principal de los estudios de resonancia magnética funcional en los pájaros cantores es la percepción de la canción y aprendizaje de la canción. La naturaleza auditiva de los estímulos combinados con la débil sensibilidad BOLD de SE (en comparación con GE) basadas en secuencias de resonancia magnética funcional hace que la aplicación de esta técnica muy difícil.

<html> Nosotros aquí presentamos visualmente una secuencia optimizada de los procedimientos de formación de imágenes exitosa de sustratos neurales de los estímulos auditivos en el cerebro del pinzón cebra. En primer lugar, el procedimiento descrito para la preparación de los estímulos auditivos resultados en los estímulos que se puede incorporar en un ON / OFF paradigma bloque (Figura 2) y que se normalizan para eliminar las posibles diferencias en nivel de presión de sonido que podría evocar u...

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Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds

En este artículo se muestra un procedimiento optimizado para obtener imágenes de los sustratos neurales de estimulación auditiva en el cerebro de un pájaro usando resonancia magnética funcional (fMRI). Se describe la preparación de los estímulos de sonido, el posicionamiento del sujeto y la adquisición y el análisis posterior de los datos de resonancia magnética funcional.

Resonancia magnética funcional (fMRI) con estimulación auditiva en Songbirds

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) with Auditory Stimulation in Songbirds

18.0K vistas.  University of Antwerp. En este artículo se muestra un procedimiento optimizado para obtener imágenes de los sustratos neurales de estimulación auditiva en el cerebro de un pájaro usando resonancia magnética funcional (fMRI). Se describe la preparación de los estímulos de sonido, el posicionamiento del sujeto y la adquisición y el análisis posterior de los datos de resonancia magnética funcional.

Video: Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Simultaneous EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the high spatial accuracy of fMRI. The data from these two modalities can be combined in a number of ways, but all rely on the acquisition of high quality EEG and fMRI data. EEG data acquired during simultaneous fMRI are affected by several artifacts, including the gradient artefact (due to the changing magnetic field gradients required for fMRI), the pulse artefact (linked to the cardiac cycle) and movement artifacts (resulting from movements in the strong magnetic field of the scanner, and muscle activity). Post-processing methods for successfully correcting the gradient and pulse artifacts require a number of criteria to be satisfied during data acquisition. Minimizing head motion during EEG-fMRI is also imperative for limiting the generation of artifacts.
Interactions between the radio frequency (RF) pulses required for MRI and the EEG hardware may occur and can cause heating. This is only a significant risk if safety guidelines are not satisfied. Hardware design and set-up, as well as careful selection of which MR sequences are run with the EEG hardware present must therefore be considered.
The above issues highlight the importance of the choice of the experimental protocol employed when performing a simultaneous EEG-fMRI experiment. Based on previous research we describe an optimal experimental set-up. This provides high quality EEG data during simultaneous fMRI when using commercial EEG and fMRI systems, with safety risks to the subject minimized. We demonstrate this set-up in an EEG-fMRI experiment using a simple visual stimulus. However, much more complex stimuli can be used. Here we show the EEG-fMRI set-up using a Brain Products GmbH (Gilching, Germany) MRplus, 32 channel EEG system in conjunction with a Philips Achieva (Best, Netherlands) 3T MR scanner, although many of the techniques are transferable to other systems.

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance imaging (fMRI) is a powerful neuroimaging tool. However, the inside of an MRI scanner forms a difficult environment for EEG data recording and safety must be considered whenever operating EEG equipment inside a scanner. Here, we present an optimised EEG-fMRI data acquisition protocol.

Mejor práctica actual de obtención de datos de alta calidad EEG durante fMRI simultánea

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

Investigación

Comportamiento

Quantitative Assessment of Cortical Auditory-tactile Processing in Children with Disabilities

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology to quantitatively assess children&#39;s cortical processing of light touch, speech sounds and the multisensory processing of the 2 stimuli, without requiring active subject participation or causing children discomfort. To accomplish this we developed a dual channel, time and strength calibrated air puff stimulator that allows both tactile stimulation and sham control. We combined this with the use of event-related potential methodology to allow for high temporal resolution of signals from the primary and secondary somatosensory cortices as well as higher order processing. This methodology also allowed us to measure a multisensory response to auditory-tactile stimulation.

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology to quantitatively assess infants and children&#39;s cortical processing of light touch, speech sounds, and the multisensory processing of the 2 stimuli, without requiring active subject participation or causing discomfort in vulnerable patients.

Evaluación cuantitativa de procesamiento cortical auditivo-táctil en Niños con Discapacidades

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology ...

Stimulating the Lip Motor Cortex with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. Researchers have used single-pulse and repetitive TMS to stimulate the lip representation in the motor cortex. The excitability of the lip motor representation can be investigated by applying single TMS pulses over this cortical area and recording TMS-induced motor evoked potentials (MEPs) via electrodes attached to the lip muscles (electromyography; EMG). Larger MEPs reflect increased cortical excitability. Studies have shown that excitability increases during listening to speech as well as during&#160;viewing speech-related movements. TMS can be used also to disrupt the lip motor representation. A 15-min train of low-frequency sub-threshold repetitive stimulation has been shown to suppress motor excitability for a further 15-20 min. This TMS-induced disruption of the motor lip representation impairs subsequent performance in demanding speech perception tasks and modulates auditory-cortex responses to speech sounds. These findings are consistent with the suggestion that the motor cortex contributes to speech perception. This article describes how to localize the lip representation in the motor cortex and how to define the appropriate stimulation intensity for carrying out both single-pulse and repetitive TMS experiments.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception.&#160; This article describes how to record motor evoked potentials (MEPs) from the lip muscles and how to disrupt the motor lip representation using repetitive TMS.

Estimular el Lip Corteza Motora con Estimulación Magnética Transcraneal

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. ...

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp to manipulate cortical excitability and, consequently, behavior and brain function. In the last decade, numerous studies have addressed short-term and long-term effects of tDCS on different measures of behavioral performance during motor and cognitive tasks, both in healthy individuals and in a number of different patient populations. So far, however, little is known about the neural underpinnings of tDCS-action in humans with regard to large-scale brain networks. This issue can be addressed by combining tDCS with functional brain imaging techniques like functional magnetic resonance imaging (fMRI) or electroencephalography (EEG).
In particular, fMRI is the most widely used brain imaging technique to investigate the neural mechanisms underlying cognition and motor functions. Application of tDCS during fMRI allows analysis of the neural mechanisms underlying behavioral tDCS effects with high spatial resolution across the entire brain. Recent studies using this technique identified stimulation induced changes in task-related functional brain activity at the stimulation site&#160;and also in more distant brain regions, which were associated with behavioral improvement. In addition, tDCS administered during resting-state fMRI allowed identification of widespread changes in whole brain functional connectivity.
Future studies using this combined protocol should yield new insights into the mechanisms of tDCS action in health and disease and new options for more targeted application of tDCS in research and clinical settings. The present manuscript describes this novel technique in a step-by-step fashion, with a focus on technical aspects of tDCS administered during fMRI.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique. It has successfully been used in basic research and clinical settings to modulate brain function in humans. This article describes the implementation of tDCS and simultaneous functional magnetic resonance imaging (fMRI), to investigate the neural basis of tDCS effects.

Transcraneal directa Estimulación actual y Resonancia Magnética Funcional simultánea

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp ...

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily disrupt information processing in a brain region, generating a short-lived &#8220;virtual lesion.&#8221; Stimulation that interferes with task performance indicates that the affected brain region is necessary to perform the task normally. In other words, unlike neuroimaging methods such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) that indicate correlations between brain and behavior, TMS can be used to demonstrate causal brain-behavior relations. Furthermore, by varying the duration and onset of the virtual lesion, TMS can also reveal the time course of normal processing. As a result, TMS has become an important tool in cognitive neuroscience. Advantages of the technique over lesion-deficit studies include better spatial-temporal precision of the disruption effect, the ability to use participants as their own control subjects, and the accessibility of participants. Limitations include concurrent auditory and somatosensory stimulation that may influence task performance, limited access to structures more than a few centimeters from the surface of the scalp, and the relatively large space of free parameters that need to be optimized in order for the experiment to work. Experimental designs that give careful consideration to appropriate control conditions help to address these concerns. This article illustrates these issues with TMS results that investigate the spatial and temporal contributions of the left supramarginal gyrus (SMG) to reading.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a technique for non-invasively disrupting neural information processing and measuring its effect on behavior. When TMS interferes with a task, it indicates that the stimulated brain region is necessary for normal task performance, allowing one to systematically relate brain regions to cognitive functions.

Estimulación magnética transcraneal para Investigar las relaciones causales Brain-conductuales y su Curso de Tiempo

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

Transferring Cognitive Tasks Between Brain Imaging Modalities: Implications for Task Design and Results Interpretation in fMRI Studies

As cognitive neuroscience methods develop, established experimental tasks are used with emerging brain imaging modalities. Here transferring a paradigm (the visual oddball task) with a long history of behavioral and electroencephalography (EEG) experiments to a functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiment is considered. The aims of this paper are to briefly describe fMRI and when its use is appropriate in cognitive neuroscience; illustrate how task design can influence the results of an fMRI experiment, particularly when that task is borrowed from another imaging modality; explain the practical aspects of performing an fMRI experiment. It is demonstrated that manipulating the task demands in the visual oddball task results in different patterns of blood oxygen level dependent (BOLD) activation. The nature of the fMRI BOLD measure means that many brain regions are found to be active in a particular task. Determining the functions of these areas of activation is very much dependent on task design and analysis. The complex nature of many fMRI tasks means that the details of the task and its requirements need careful consideration when interpreting data. The data show that this is particularly important in those tasks relying on a motor response as well as cognitive elements and that covert and overt responses should be considered where possible. Furthermore, the data show that transferring an EEG paradigm to an fMRI experiment needs careful consideration and it cannot be assumed that the same paradigm will work equally well across imaging modalities. It is therefore recommended that the design of an fMRI study is pilot tested behaviorally to establish the effects of interest and then pilot tested in the fMRI environment to ensure appropriate design, implementation and analysis for the effects of interest.

Transferring a paradigm with a history of use in EEG experiments to an fMRI experiment is considered. It is demonstrated that manipulating the task demands in the visual oddball task resulted in different patterns of BOLD activation and illustrated how task design is crucial in fMRI experiments.

Transferencia de tareas cognitivas entre el cerebro de imágenes Modalidades: implicaciones para el diseño de tareas y resultados de interpretación en los estudios de resonancia magnética funcional

As cognitive neuroscience methods develop, established experimental tasks are used with emerging brain imaging modalities. Here transferring a paradigm ...

Design and Implementation of an fMRI Study Examining Thought Suppression in Young Women with, and At-risk, for Depression

Ruminative brooding is associated with increased vulnerability to major depression. Individuals who regularly ruminate will often try to reduce the frequency of their negative thoughts by actively suppressing them. We aim to identify the neural correlates underlying thought suppression in at-risk and depressed individuals. Three groups of women were studied; a major depressive disorder group, an at-risk group (having a first degree relative with depression) and controls. Participants performed a mixed block-event fMRI paradigm involving thought suppression, free thought and motor control periods. Participants identified the re-emergence of &#8220;to-be-suppressed&#8221; thoughts (&#8220;popping&#8221; back into conscious awareness) with a button press. During thought suppression the control group showed the greatest activation of the dorsolateral prefrontal cortex, followed by the at-risk, then depressed group. During the re-emergence of intrusive thoughts compared to successful re-suppression of those thoughts, the control group showed the greatest activation of the anterior cingulate cortices, followed by the at-risk, then depressed group. At-risk participants displayed anomalies in the neural regulation of thought suppression resembling the dysregulation found in depressed individuals. The predictive value of these changes in the onset of depression remains to be determined.

We aim to identify the neural correlates underlying sustained and transient thought suppression, and thought re-emergence in controls, at-risk and depressed individuals. Activation was greatest for controls compared to the at-risk and the depressed group in the dorsolateral prefrontal cortex during thought suppression and anterior cingulate cortex during thought re-emergence.

Diseño e Implementación de un Estudio de fMRI Examinar supresión del pensamiento en las Mujeres Jóvenes con y en situación de riesgo, para la depresión

Ruminative brooding is associated with increased vulnerability to major depression. Individuals who regularly ruminate will often try to reduce the ...

Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential therapeutic effects. Brain excitability is non-invasively modulated by rTMS, and rTMS to the language areas has proved its potential effects on treatment of aphasia. In our protocol, we aim to artificially induce virtual aphasia in healthy subjects by inhibiting Brodmann area 44 and 45 using neuronavigational TMS (nTMS), and F3 of the International 10-20 EEG system for conventional TMS (cTMS). To measure the degree of aphasia, changes in reaction time to a picture naming task pre- and post-stimulation are measured and compare the delay in reaction time between nTMS and cTMS. Accuracy of the two TMS stimulation methods is compared by averaging the Talairach coordinates of the target and the actual stimulation. Consistency of stimulation is demonstrated by the error range from the target. The purpose of this study is to demonstrate use of nTMS and to describe the benefits and limitations of the nTMS compared to those of cTMS.

This study is designed to test the hypothesis that neuronavigational system-guided transcranial magnetic stimulation has higher accuracy for targeting the intended target as demonstrated by eliciting a greater degree of virtual aphasia in healthy subjects, measured by delay in reaction time to picture naming.

Estimulación Magnética Transcraneal Repetitiva Neuronavegación guiada por Afasia

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential ...

Treating Clinical Depression with Repetitive Deep Transcranial Magnetic Stimulation Using the Brainsway H1-coil

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses electromagnetic coils to stimulate areas of the brain non-invasively. Deep transcranial magnetic stimulation (dTMS) with the Brainsway H1-coil system specifically is a type of rTMS indicated for treating patients with major depressive disorder (MDD) who are resistant to medication. The unique H1-coil design of this device is able to stimulate neuronal pathways that lie deeper in the targeted brain areas than those reached by conventional rTMS coils. dTMS is considered to be low-risk and well tolerated, making it a viable treatment option for people who have not responded to medication or psychotherapy trials for their depression.
Randomized, sham-control studies have demonstrated that dTMS produces significantly greater improvement in depressive symptoms than sham dTMS treatment in patients with major depression that has not responded to antidepressant medication. In this paper, we will review the methodology for treating major depression with dTMS using an H1-coil.

Here we present a protocol outlining the methodology for treatment of Major Depressive Disorder using the deep Transcranial Magnetic Stimulation (dTMS) system.

Tratamiento de la depresión clínica con repetitiva profunda Estimulación Magnética Transcraneal Uso del Brainsway H1-bobina

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses ...

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45&#176; to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.

We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45&#176;. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.

La estimulación magnética transcraneal repetitiva en el Hemisferio unilateral de cerebro de rata

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, ...