1. Le recrutement des sujets et consentement <ol><li> Suite à l&#39;évaluation clinique et consentement pour noyau subthalamique (NST) la stimulation cérébrale profonde (DBS) pour Maladie de Parkinson réfractaires, les informations de chaque patient est examiné afin de déterminer si il / elle répond aux critères de l&#39;étude intra-opératoire (défini dans un Institutional Review Conseil a approuvé le protocole à l&#39;Hôpital général du Massachusetts). </li><li> S&#39;il est déterminé que le sujet répond aux critères de l&#39;étude, un médecin membre du groupe d&#39;étude (et non le chirurgien) se rapproche de la patiente pour discuter de la possibilité de participer à l&#39;étude. </li><li> Le formulaire de consentement pour participer à l&#39;étude est ensuite examiné et expliqué à ce sujet. Surtout, l&#39;explication de l&#39;étude souligne que la participation à l&#39;étude est volontaire et que, à tout moment, il / elle a la possibilité de se retirer de la participation. Par ailleurs, il est alors souligné que leurs discussions à participer ou à se retirer dans l&#39;étude n&#39;a pas d&#39;impact sur les soins médicaux dont il / elle recevra. </li><li> S&#39;il est déterminé que le sujet comprend et accepte de participer à l&#39;étude, il / elle signe le consentement éclairé approuvée et est inscrit à l&#39;étude. </li></ol> 2. Comportementale de configuration et de la Formation Rig <ol><li> Comme une partie de la chirurgie DBS pour la maladie de Parkinson, les sujets sont admis à l&#39;hôpital un jour avant la chirurgie. Ainsi, ce sera une occasion de former le sujet sur la tâche comportementale. Cette formation est essentielle car elle fournit une période de temps durant lequel le sujet peut apprendre à exécuter la tâche et de développer le confort avec ses règles, en supprimant les «effets d&#39;apprentissage» confond (Se reporter à la discussion). </li><li> Un gréement portables comportement est amené à la chambre d&#39;hôpital du sujet dans la nuit avant la chirurgie. </li><li> Ce banc est équipé de la tâche exacte comportement même où le sujet est requis pour effectuer le jour de l&#39;étude intra-opératoire. <ol><li> Dans cet exemple, le sujet est appelé à jouer un jeu de cartes similaire au jeu de «guerre». Dans ce jeu, le sujet est nécessaire de parier (soit 20 $ ou 5 $) pour savoir si sa carte est supérieure à celle de l&#39;ordinateur. Le but de cette tâche est de doser le rôle de la récompense et le risque sur le codage neuronal dans le STN. Afin d&#39;inciter le sujet, on leur dit qu&#39;ils seront payés un pourcentage de leurs gains. </li><li> Comme un moyen de réduire les combinaisons possibles (et confond en résulte), seules les cartes paires d&#39;un costume unique sont utilisés (par exemple 2, 4, 6, 8 et 10 de pique). En tant que tel, les résultats potentiels et les attentes de la tâche peut être facilement calculé et analysé. </li><li> Dans chaque essai, le sujet voit d&#39;abord un écran montrant leur carte distribuée au hasard, et le dos de la carte de l&#39;ordinateur inconnu. L&#39;écran affiche alors les deux options pari, 5 $ et 20 $. Basé sur la force relative de son / sa carte, le sujet indique que le pari avec un bouton-poussoir, après quoi l&#39;écran affiche son / sa carte et la carte de l&#39;ordinateur a révélé. Le dernier écran montre explicitement le montant gagné ou perdu. </li></ol></li><li> Le sujet est autorisé à jouer le jeu jusqu&#39;à ce qu&#39;ils comprennent bien les règles du jeu et d&#39;effectuer à un niveau confortable. </li></ol> 3. Peropératoire - Expérimental Setup <ol><li> Une fois que le sujet a été placé sur la table d&#39;opération, la plate-forme contenant le comportement, l&#39;acquisition des données et des équipements de traitement du signal est amené dans la salle d&#39;opération. Positionnement en forage doivent prendre en compte le flux de travail normales et les problèmes de stérilité liée à la mise en salle d&#39;opération. </li><li> En tant que composants de ces appareils sont assemblés et démontés pour chaque session d&#39;enregistrement, il est essentiel de vérifier toutes les connexions de l&#39;équipement. Par conséquent, étant donné que chaque composant est connecté au système d&#39;acquisition de données, il faut vérifier l&#39;intégrité des données. Ces procédures doivent être fait au début de l&#39;opération pour éviter d&#39;avoir à résoudre ces questions au cours de la durée d&#39;enregistrement critique. <ol><li> Tout d&#39;abord, démarrer l&#39;acquisition et l&#39;équipement de traitement du signal. Connectez les sorties de l&#39;appareil de traitement du signal sur les entrées de la plate-forme d&#39;acquisition. Dans le cas de cette étude, nous serons l&#39;acquisition de trois extra-cellulaire des canaux potentiels d&#39;action correspondant à trois para-sagittale orientée électrodes qui seront avancées dans le cerveau du sujet pendant la chirurgie. Allumez l&#39;un des amplificateurs à la fois pour s&#39;assurer que le système d&#39;acquisition est l&#39;acquisition des signaux. </li><li> Fixez le moniteur à la table d&#39;opération en position de visualisation confortable en utilisant un adaptateur approprié. </li><li> Si un périphérique d&#39;entrée (joystick, boîte à boutons, clavier, etc) est utilisé, la position de ce dispositif, attention à la latéralité par rapport au côté du cerveau à partir de laquelle les enregistrements seront obtenus. Assurez-vous que la main du sujet est confortablement installé pour faire fonctionner le périphérique d&#39;entrée. Pensez à demander à l&#39;anesthésiste secure le moniteur d&#39;oxygénation d&#39;impulsion, d&#39;autre part pour assurer le bon fonctionnement de l&#39;appareil. Dans cette tâche, nous utilisons une boîte à boutons. </li><li> Démarrez le système de comportement et de s&#39;assurer que des marqueurs d&#39;événements comportementaux sont capturées par la plate-forme d&#39;acquisition. </li><li> Démarrer la tâche comportementale et permettre au sujet de jouer un peu d&#39;essais de la tâche. Pendant ce temps, s&#39;assurer que le système d&#39;acquisition est la capture des entrées boîte à boutons et les marqueurs comportementaux générés par la plate-forme de comportement. </li><li> Si toutes les connexions sont fonctionnels, arrêter la tâche comportementale et le gréement d&#39;acquisition. </li></ol></li></ol> 4. Isolement des neurones noyau sous-thalamique <ol><li> Les objectifs de la chirurgie sont à placer chroniques DBS conduit dans la région motrice du STN. Ce placement est réalisé par une combinaison de l&#39;imagerie stéréotaxique et enregistrements neuophysiological. </li><li> Les détails de la planification et la procédure stéréotaxique chirurgicale elle-même sera bien entendu varier selon les établissements, mais le processus général est similaire. Lors de notre institution, un cadre stéréotaxique Cosman-Roberts-Wells et de la cage repères est appliquée et une tête scanner obtenu. Le CT avec repères est fusionné avec un cerveau préalablement obtenu volumétrique par IRM sur un système de neuro-navigation (StealthStation, Medtronics, Minneapolis, MN, ou BrainLab VectorVision, Feldkirchen, Allemagne). Les coordonnées de la région du cerveau cible (STN dans ce cas) sont convertis en base de trames coordonnées. Dans la salle d&#39;opération, le patient est positionné confortablement dans une position semi-allongée, et préparé et drapé en utilisant la norme technique chirurgicale. Les coordonnées de la gauche STN sont programmés dans le cadre, qui est positionnée sur le patient. La peau est incisée et rétractée. Burr trous sont placés, et une petite ouverture durale créé. Canules attaché à un microdrive sont amenés en position et avancé jusqu&#39;à l&#39;extrémité de la canule de 25 mm dessus de la cible. </li><li> Une fois que les canules sont avancés dans le cerveau, les stylets internes sont supprimées et remplacées par impédance élevée (0,3 - 1 méga-ohms) microélectrodes (FHC, Bowdoin, ME). La plate-forme de traitement du signal de pré-amplificateurs sont connectés à chaque électrode et le canal de référence différentiel est connecté à la canule extérieure. </li><li> Sur la plate-forme de traitement du signal des amplificateurs sont allumés et le signal extra-cellulaire est évaluée. En outre, l&#39;impédance de chaque électrode est vérifiée avant d&#39;avancer plus loin dans le cerveau. </li><li> Le chirurgien progrès des électrodes lentement (de 0.05 à 0.4 mm étapes) dans le cerveau. Les électrodes sont avancés à partir de 25mm de la cible calculée vers le RTC. Cette trajectoire se traduit par l&#39;électrode en passant par le noyau caudé, le thalamus, le inserta zona, et enfin dans les STN. </li><li> Une fois les électrodes sont entrés dans le STN, le physiologiste manipule des membres controlatéraux du patient comme un moyen d&#39;établir si le signal neuronal est réceptif moteur. Lorsque le chirurgien et l&#39;expérimentateur sont satisfaits de la position des électrodes, la tâche comportementale peut être démarré. </li></ol> 5. Acquisition de données <ol><li> Avant de commencer la tâche comportementale, il est important de documenter la profondeur de la microélectrodes et la réactivité du moteur du neurone isolé (s). </li><li> Le sujet est alors demandé que la tâche va commencer. S&#39;assurer que la boîte à boutons est toujours confortablement installé et que le moniteur complètement visible. </li><li> Démarrer l&#39;acquisition de données et d&#39;acquérir son activité de base pour au moins 1 minute avant de commencer la tâche comportementale. </li><li> Comme le sujet exécute la tâche, il est important de surveiller les données capturées. Avec toute perturbation dans l&#39;acquisition, la tâche doit être arrêtée et le problème corrigé. </li><li> Dans l&#39;étude actuelle, le sujet est demandé d&#39;effectuer 120 essais pour chaque profondeur STN. </li><li> Les tâches peuvent être effectuées à plusieurs reprises pour chaque profondeur dans le STN, mais il ya des limites à la durée de ces études intra-opératoire (décrit plus loin dans la discussion). Nous limitons le temps d&#39;enregistrement expérimental de 30 minutes pour éviter l&#39;inconfort du patient et la prolongation indue de la chirurgie. Par ailleurs, le sujet a la possibilité de rejeter d&#39;autres enregistrements à tout moment, dans ce cas, la tâche comportementale est arrêté et reprend la chirurgie. </li><li> Une fois l&#39;étude terminée, les données sont sauvegardées et archivées pour une analyse ultérieure. </li></ol> 6. Analyse des données <ol><li> Premièrement, les signaux neuronaux sont discriminés dans l&#39;horodatage pic individuels en utilisant un logiciel disponible dans le commerce. </li><li> Les codes tâche comportementale sont ensuite analysées, et l&#39;horodatage de l&#39;activité neuronale sont alignés en utilisant le code script dans Matlab. </li></ol> Les résultats représentatifs: La figure 1 illustre les résultats représentatifs à partir d&#39;un simple neurone STN enregistrées au cours du jeu War décrit ci-dessus. Le tpanneaux op dépeignent rasters centrée sur quatre époques behaviorally pertinentes à la tâche: la période de fixation avant chaque procès, présentation de la carte du sujet, l&#39;appuyer sur le bouton indiquant l&#39;objet du pari, et présentation de la carte de l&#39;ordinateur. Les panneaux du bas représentent binned (50 bacs ms) histogrammes de temps péri-stimulus (PSTHs). Ce neurone ne réagit pas vigoureusement aux présentation de la carte du sujet, mais augmente de façon significative ses tirs autour du bouton poussoir. Cette activité dure jusqu&#39;à la carte de l&#39;ordinateur est révélée, au cours de laquelle de tir diminue aux niveaux de base. <img src="/files/ftp_upload/2156/2156fig1.jpg" alt="Figure 1" /> Figure 1. Représentant STN neurone. Rasters (haut) et péri-stimulus de temps histogrammes (PSTHs) centré sur le plan comportemental époques pertinentes sont représentés par un représentant seul neurone STN. Ce tir neurone augmente significativement dans le temps de la bouton-poussoir indiquant l&#39;objet du pari.

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

La chirurgie de stimulation cérébrale profonde offre une occasion précieuse pour examiner l&#39;activité de neurones individuels dans le cerveau humain. À ce jour, cette opportunité a permis à de nombreuses études descriptives qui caractérisent les activités de différents noyaux profonds. Plus récemment, en per-opératoire des tâches sont devenues plus sophistiquées afin d&#39;examiner divers aspects du comportement et la cognition. Le but du protocole actuel est de fournir un guide pour la mise en œuvre ...

* Indique que cette objets peuvent être remplacer par du matériel ou des logiciels comparables; ** Indique que le substitut National Instruments composants peuvent être utilisés (voir <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> pour la compatibilité); *** Voir <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> pour des toolboxs Matlab nécessaire.

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

La stimulation cérébrale profonde (DBS) est une procédure chirurgicale qui dirige chroniques, la stimulation électrique à haute fréquence à des cibles spécifiques dans le cerveau par des électrodes implantées. La stimulation cérébrale profonde a d&#39;abord été mis en œuvre comme une modalité thérapeutique par Benabid et al. Dans la fin des années 1980, quand il a utilisé cette technique pour stimuler le noyau ventral intermédiaire du thalamus pour le traitement des tremblements 1. Actuellement, la procédure est utilisée pour traiter les patients qui ne répondent pas adéquatement au traitement médical pour des maladies telles que Parkinson, dystonie, et le tremblement essentiel. L&#39;efficacité de cette procédure pour le traitement de la maladie de Parkinson a été démontrée dans le bien-alimentés, deux essais contrôlés randomisés. Actuellement, l&#39;Administration US Food and Drug DBS a approuvé comme traitement pour les patients présentant un tremblement essentiel médicalement réfractaire, la maladie de Parkinson, et la dystonie. De plus, la DBS est actuellement évalué pour le traitement d&#39;autres troubles psychiatriques et neurologiques, tels que le trouble obsessionnel compulsif, le trouble dépressif majeur, et l&#39;épilepsie. DBS a non seulement été montré pour aider les gens en améliorant leur qualité de vie, il fournit également aux chercheurs l&#39;occasion unique d&#39;étudier et de comprendre le cerveau humain. Enregistrements de microélectrodes sont réalisés en routine lors de la chirurgie DBS afin d&#39;améliorer la précision du ciblage anatomique. Schémas des neurones individuels peuvent donc être enregistrés alors que le sujet effectue une tâche comportementale. Les premières études utilisant ces données axées sur les aspects descriptifs, y compris les tirs et les taux de l&#39;éclatement, et 3 modulation de fréquence. Des études plus récentes ont porté sur les aspects cognitifs du comportement par rapport à l&#39;activité neuronale 4,5. Cet article propose une description des méthodes per-opératoire utilisé pour effectuer des tâches comportementales et enregistrer des données neuronales avec les patients éveillés pendant des cas DBS. Notre exposition du processus d&#39;acquisition de données électrophysiologiques illuminera la portée actuelle et les limites de per-opératoire des expériences humaines.

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

La chirurgie de stimulation cérébrale profonde est une occasion unique d&#39;examiner l&#39;encodage des informations dans le cerveau éveillé humaine. Cet article décrit intra-opératoire les méthodes utilisées pour effectuer des tâches cognitives et comportementales, tout en acquérant des données physiologiques telles que l&#39;activité EMG, une seule unité neuronale et / ou potentiels de champ local.

Peropératoire tâches comportementales chez les humains subissent de profondes Awake Chirurgie stimulation cérébrale

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

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12.9K vues.  Harvard Medical School. La chirurgie de stimulation cérébrale profonde est une occasion unique d'examiner l'encodage des informations dans le cerveau éveillé humaine. Cet article décrit intra-opératoire les méthodes utilisées pour effectuer des tâches cognitives et comportementales, tout en acquérant des données physiologiques telles que l'activité EMG, une seule unité neuronale et / ou potentiels de champ local.

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

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

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

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

Excitotoxiques stimulation de Microslices cerveau comme un<em&gt; In vitro</em&gt; Modèle de l&#39;AVC

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

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Médecine

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

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

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

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

Contrôle de la maladie de Parkinson avec Adaptive stimulation cérébrale profonde

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

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

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

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

Utilisation de Saccadometry avec la stimulation cérébrale profonde pour l&#39;étude normale et pathologique fonction cérébrale

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

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

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

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

Une méthode Multimodal Imaging- et basée Stimulation-de l&#39;évaluation de connectivité liés excitabilité cérébrale chez les patients atteints d&#39;épilepsie

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

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

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

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

Symmetric Bihemispheric Postmortem cerveau de coupe pour étudier en santé et états pathologiques du cerveau chez les humains

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

Evaluating the Procedure for Performing Awake Cystometry in a Mouse Model

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

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

Évaluation de la procédure pour effectuer une cystéromie éveillée dans un modèle de souris

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

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

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

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

Un paradigme de test sensoriel Quantitative pour obtenir des mesures de traitement chez les Patients qui subissent une chirurgie du Cancer du sein de la douleur

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

Spinal Cord Lateral Hemisection and Asymmetric Behavioral Assessments in Adult Rats

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

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

Hémisection latérale de la moelle épinière et évaluations comportementales asymétriques chez les rats adultes

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

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

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

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

Une surveillance neurale peropératoire de la chirurgie de la thyroïde dans un modèle porcin

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

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

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

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

Technique mise à jour pour la stimulation électrique transcrânienne fiable, facile et tolérée comprenant la stimulation directe transcrânienne de courant

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