Le soutien fourni par l&#39;Université d&#39;Alabama à Birmingham Faculté Programme de subvention au développement.

<html> 1. Psychophysiologie Les systèmes Biopac, système de surveillance physiologique Inc (voir le tableau des équipements spécifiques) est un équipement non standard dans la plupart des installations d&#39;imagerie. Calendrier 15-30 minutes avant l&#39;arrivée des participants à mettre en place un suivi physiologique et d&#39;autres équipements décrits dans ce protocole (figure 1). <ol><li> Connecter un contrôle opérationnel salle informatique AcqKnowledge (BIOPAC Systems, Inc) un logiciel de surveillance physiologique à la MP150 Biopac (MP150WSW) en utilisant une norme câble Ethernet croisé (CBLETH2). </li><li> Branchez le Biopac isolés Digital Interface (STP100C) à une présentation en salle d&#39;opération de contrôle informatique (systèmes neurocomportementaux, Inc; Albany, CA) en utilisant un logiciel de DB25 M / F câble ruban. </li><li> Branchez le Biopac GSR amplificateur (EDA-100C-IRM) pour le filtre interférences RF (MRIRFIF) dans la salle de contrôle en utilisant un câble d&#39;extension blindé (MECMRI-3). </li><li> Connectez le filtre à interférences RF (MRIRFIF) pour un câble d&#39;extension blindé (MECMRI-1) dans la chambre de l&#39;IRM. </li><li> Branchez le câble d&#39;extension blindé pour câbles en fibre de carbone conduisent (LEAD 108) qui se fixent à la radio électrodes translucides (EL508). Note: Torsion du conduit dans une spirale serrée réduit les artefacts dans les données de conductance de la peau qui peuvent être créés lors de la numérisation. </li><li> Attacher les électrodes de radio translucide (EL508) à la phalange distale du majeur et l&#39;annulaire de la main gauche du participant. </li><li> En raison de la nature du matériel de numérisation, les températures IRM salle de la chambre sont souvent fixé en dessous de 21 ° C. Couvrir le participant avec une couverture pour maintenir la température à la main. </li></ol> 2. Réponses comportementales (Joystick) <ol><li> Connectez une salle informatique de contrôle Présentation du logiciel d&#39;exploitation (systèmes neurocomportementaux, Inc; Albany, Californie) à l&#39;unité du joystick Interface forp (les modèles actuels, Inc; Philadelphie, PA) à l&#39;aide d&#39;un câble USB-mini. </li><li> Connectez un câble de fibre optique à l&#39;unité d&#39;interface forp dans la salle de contrôle, puis passer le câble à travers un guide d&#39;onde dans la chambre de l&#39;IRM. </li><li> Branchez le câble en fibre optique pour le joystick compatible avec la RM. </li><li> Les participants directs à placer le joystick dans une position confortable et facile à atteindre. </li></ol> 3. Présentation du stimulus <ol><li> Connectez une salle informatique de contrôle Présentation du logiciel d&#39;exploitation des ports VGA externe et audio de l&#39;IFIS-SA (Invivo Corp, Orlando, Floride) console de la salle de contrôle (figure 1). </li><li> Vérifiez les connexions des câbles à fibres optiques entre la console IFIS salle de contrôle et de l&#39;Unité IFIS Peripheral Interface dans la chambre de l&#39;IRM, ainsi que les connexions entre l&#39;unité d&#39;interface périphérique et l&#39;unité d&#39;affichage audio / visuels. </li><li> Placez l&#39;unité d&#39;affichage audio / vidéo derrière la tête-bobine telle que le participant peut voir l&#39;écran à travers un miroir attaché à la tête de la bobine. </li><li> Connectez la case Display Unit Audio / Visual l&#39;interface acoustique au système IFIS est compatible avec la RM casque stéréo en utilisant des tubes de vinyle. </li><li> Calibrer le volume de stimuli auditifs à l&#39;aide d&#39;un mètre niveau de pression acoustique. </li></ol> 4. Procédure expérimentale <ol><li> Informez les participants que deux tons seront présentés à plusieurs reprises pendant l&#39;étude, et que le volume des tonalités varient au-dessus et en dessous de leur seuil de perception (figure 2). </li><li> Les participants directs à pousser sur un bouton de la boîte joystick dès l&#39;audition soit le ton, puis mettre à jour leur espoir de recevoir de l&#39;UCS en déplaçant le joystick pour contrôler la position d&#39;une barre de notation sur une échelle de 0 à 100 (figure 3). </li><li> Demandez aux participants d&#39;évaluer leur espérance de NGC sur une échelle continue allant de 0 à 100. Informez-les que les notes de 0 indiquent qu&#39;ils sont certains de l&#39;UCS ne seront pas présentés, les notes des 50 indiquent qu&#39;ils sont incertains si l&#39;UCS sera présenté, et les cotes de 100 indiquent qu&#39;ils sont certains de l&#39;UCS seront présentés. Les participants directs à utiliser d&#39;autres valeurs sur l&#39;échelle pour indiquer les attentes intermédiaires. Ensuite, permettre aux participants de s&#39;exercer à utiliser le joystick pour faire notations. </li><li> Exposer les participants à une procédure de conditionnement différentiel de la peur en utilisant deux tons (700 &amp; 1300 Hz, durée 10s; 20 ans IIT) en tant que stimulus conditionnel (SC) et d&#39;une forte de bruit blanc (100dB, 500ms) comme l&#39;UCS. </li><li> Présent 60 essais de l&#39;+ CS (coterminating avec l&#39;UCS) et 60 essais sur le CS-(présenté sans l&#39;UCS) dans un ordre pseudo-aléatoire de telle sorte que pas plus de 2 essais de la même CS sont présentés consécutivement. </li><li> Contrebalancer les tons qui servent de + CS et CS-tous les participants. </li><li> Moduler le volume de l&#39;+ CS et CS-indépendante. Régler le volume de CS sur le procès ultérieur avec le même CS. Diminuer le volume 5dB CS, si un bouton est faite (c&#39;est à dire issue d&#39;un procès perçu). Augmenter le volume si 5dB un bouton n&#39;est pas fait (c&#39;est à dire issue d&#39;un procès inaperçu). </li></ol><html> ve_title &quot;&gt; 5. Procédure de numérisation <ol><li> Recueillir la norme haute résolution des images pondérées en T1 structurelles (p. ex MPRAGE) pour servir de référence anatomique pour des données fonctionnelles. </li><li> Recueillir l&#39;IRMf BOLD de l&#39;ensemble du cerveau pendant la procédure de conditionnement. Trente-six, 4mm d&#39;épaisseur doit être suffisante pour couvrir le cerveau avec des paramètres d&#39;imagerie relativement standard (TR = 2000ms, par exemple, TE = 30 ms, FOV = 24cm, matrice 64x64). Synchroniser l&#39;acquisition IRMf avec la présentation du stimulus utilisant une boîte de déclencher l&#39;IRMf. </li></ol> 6. RCS Data Acquisition &amp; Analyse <ol><li> Conductance de la peau de l&#39;échantillon à 2000 Hz en utilisant AcqKnowledge logiciel et le système compatible avec la RM Biopac surveillance physiologique décrite dans l&#39;article 1. </li><li> Appliquer une réponse 1 Hz impulsionnelle infinie (IIR) filtre passe-bas numérique aux données conductance de la peau pour réduire les artefacts produits au cours de l&#39;imagerie (voir Figure 4). </li><li> Rééchantillonner les données conductance de la peau à 250 Hz. </li><li> Calculer RCS que la différence de niveau entre l&#39;apparition conductance de la peau suite à pic de la réponse. </li><li> Données de la SCR peut être la racine carrée transformée pour normaliser la distribution des amplitudes de réponse avant l&#39;analyse statistique. </li></ol> 7. Espérance UCS Data Acquisition &amp; Analyse <ol><li> Échantillon (40 Hz) et enregistrer des données en utilisant le logiciel espérance UCS Présentation. </li><li> Calculer l&#39;espérance de UCS comme la moyenne (échantillon 1s) de réponse lors de la dernière seconde de la présentation de CS. </li></ol> 8. Functional MRI Acquisition et analyse des données <ol><li> Compléter le niveau de prétraitement des données d&#39;imagerie cérébrale (correction par exemple le calendrier tranche, l&#39;enregistrement d&#39;images, lissage spatial) en utilisant un package logiciel d&#39;analyse de l&#39;imagerie fonctionnelle (par exemple AFNI 18). </li><li> Créer nuisances standard (de mouvement) et de relance basé sur régresseurs pour les essais perçus et non perçus de l&#39;+ CS et CS-, ainsi que la NGC. </li><li> Créer une réponse basée sur moteur de signal de référence pour servir de variable explicative de nuisance pour rendre compte de l&#39;activité motrice liée à des réponses appuyez sur le bouton. <ol class="lalpha"><li> Créer une fonction clé qui code pour la synchronisation des réponses appuyez sur le bouton. </li><li> Convolution de la fonction coller appuyez sur le bouton avec la fonction de réponse hémodynamique canonique (HRF). </li></ol></li><li> Créer basé sur la réponse du moteur de forme d&#39;onde de référence pour servir de variable explicative de nuisance pour rendre compte de l&#39;activité motrice liée à des réponses joystick. <ol class="lalpha"><li> Créer une fonction clé qui code pour la synchronisation des changements dans la pente (valeur de la pente par exemple absolu&gt; 10) de l&#39;espérance de notes UCS. </li><li> Convolution de la fonction clé joystick pente avec la FRS canonique. </li></ol></li><li> Effectuer des analyses de premier niveau en utilisant toutes les variables explicatives de relance basé et les nuisances. </li><li> Effectuer un deuxième niveau des mesures répétées ANOVA pour identifier les régions dans lesquelles l&#39;activation montre un effet principal du type CS, un effet principal de la perception, ou une interaction de type CS perception de X. </li></ol> 9. Les résultats représentatifs: La méthodologie présentée ici se traduit généralement par l&#39;espérance de notes relativement élevées au cours UCS perçu CS + essais et notes faibles durant perçu CS-essais (figure 5) 10,15,19. De tels résultats indiquent les participants sont conscients de CS-UCS éventualités. Le procès inaperçu, l&#39;espérance de notes UCS restent généralement inchangés par rapport à pré-CS notes. L&#39;espérance de NGC sur ces inaperçu + CS et CS-essais généralement automne près de 50 participants indiquant n&#39;êtes pas sûr de savoir si la NGC sera présenté 10,15,19 (figure 5). Cette incapacité à produire des notes différentielles espérance à l&#39;UCS inaperçu + CS et CS-indique que les participants sont incapables d&#39;exprimer leur prise de conscience d&#39;urgence sur les essais de conditionnement inaperçu (Figure 6). En revanche, l&#39;apprentissage liés à des changements dans RCS ont été observés au cours des deux essais de conditionnement perçus et non perçus 10,15,19. Plus précisément, le SCRS étaient plus grandes à l&#39;perçue CS + que le CS-perçu. De même, les grands SCR ont été démontrés au cours inaperçu CS + que inaperçu CS-essais 10,15,19 (figure 6). Pris ensemble, ces données comportementales et autonome montrer conditionnement de la peur avec la conscience d&#39;urgence sur les essais perçu et conditionnement de la peur sans la conscience d&#39;urgence sur les essais inaperçus. La recherche sur l&#39;imagerie fonctionnelle en utilisant cette méthode a démontré l&#39;apprentissage liés à l&#39;activation hippocampique sur la perception, mais pas inaperçu essais de conditionnement 15 (figure 7). En revanche, les différentiels amygdale activité a été observée sur les deux essais de conditionnement perçus et non perçus 15. Ces résultats sont cohérents avec l&#39;idée que l&#39;hippocampe soutient les processus liés à la sensibilisation d&#39;urgence, tandis que l&#39;amygdale soutient l&#39;expression CR avec et sans prise de conscience. / 3083/3083fig1.jpg &quot;alt =&quot; Figure 1 &quot;/&gt; Figure 1. Schéma de l&#39;équipement de base pour la présentation du stimulus et de surveillance réponse comportementale / psychophysiologique. Présentation du logiciel est utilisé pour présenter des stimuli audio-visuels et des notes de surveiller l&#39;espérance UCS fait en déplaçant un joystick avec la main droite. AcqKnowledge logiciels et équipements Biopac sont utilisés pour surveiller conductance de la peau de la main gauche. Solide (Biopac), seule les lignes pointillées (IFIS audio-visuel), et le double en pointillés (fibre optique, joystick) dépeignent les câbles pour la présentation du stimulus distincts et des systèmes de surveillance de réponse. Les flèches noires indiquent la direction du flux d&#39;information. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig2.jpg" alt="Figure 2"/> Figure 2. Stimuli conditionnés. Présenter le + CS et CS-dans un ordre pseudo-aléatoire de telle sorte que pas plus de 2 essais de la même CS sont présentés consécutivement. Varier le volume de l&#39;+ CS et CS-indépendante. Si un CS est perçu (indiqué par un bouton), diminution du volume 5dB CS sur le procès subséquent de la même CS. Si un CS est inaperçu (indiqué par aucune appuyez sur le bouton), augmenter le volume 5dB CS sur le procès ultérieur avec le même CS. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig3.jpg" alt="Figure 3"/> Figure 3. Ampleur UCS note espérance. Demandez aux participants d&#39;évaluer leur attente de la présentation UCS sur une échelle de 0 à 100. Notes de 0 indique une certitude de l&#39;UCS ne seront pas présentées, les cotes de 100 indique une certitude de l&#39;UCS sera présenté, et les cotes de 50 reflètent l&#39;incertitude quant à savoir si l&#39;UCS seront présentés. Notes intermédiaires devraient être utilisés pour indiquer gradations dans l&#39;espérance de la NGC. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig4.jpg" alt="Figure 4"/> Figure 4. Comparaison des données brutes et filtrées conductance de la peau. a) Les données brutes recueillies lors de conductance de la peau IRMf. b) les données conductance de la peau après application d&#39;un filtre passe-bas IIR 1Hz. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig5.jpg" alt="Figure 5"/> Figure 5. Notes espérance UCS. -Les participants ont généralement une espérance de rapport de haut UCS sur perçus CS + épreuves et les espérances faible perçu CS-essais. Espérance UCS sur inaperçu CS + et CS-essais ne diffèrent pas. <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig6.jpg" alt="Figure 6"/> Figure 6. UCS et l&#39;espérance de RCS. Les différences d&#39;espérance UCS sont généralement observées sur perçus CS + et CS-essais participants indiquant sommes conscients des contingences de relance. Le procès inaperçu, l&#39;espérance de notes UCS généralement ne diffèrent en indiquant les participants sont incapables d&#39;exprimer leur prise de conscience de contingence. En revanche, les différences de SCR conditionnés sont habituellement observées sur les deux essais de conditionnement perçus et non perçus. Ces conclusions reflètent l&#39;expression la peur appris avec (c&#39;est à dire sur les essais perçue) et sans prise de conscience de contingence (c&#39;est à dire sur les essais inaperçu). <img src="/files/ftp_upload/3083/3083fig7.jpg" alt="Figure 7"/> Figure 7. IRM fonctionnelle de l&#39;hippocampe et l&#39;amygdale. Réponses hippocampe sont généralement plus à l&#39;+ CS que CS-le perçu, mais pas inaperçu essais de conditionnement. Différentiel réponses amygdale sont généralement observées sur les deux essais de conditionnement perçue et inaperçu. Ces résultats sont cohérents avec l&#39;idée que l&#39;hippocampe soutient les processus liés à la sensibilisation d&#39;urgence, tandis que l&#39;amygdale soutient l&#39;expression la crainte avec et sans prise de conscience.

<ol>
	<li>LaBar, K. S., Gatenby, J. C., Gore, J. C., LeDoux, J. E., Phelps, E. 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+amygdala+activation+during+conditioned+fear+acquisition+and+extinction:+a+mixed-trial+fMRI+study.">Human amygdala activation during conditioned fear acquisition and extinction: a mixed-trial fMRI study.</a> Neuron. 20, 937-945 (1998).</li><li>Buchel, C., Morris, J., Dolan, R. J., Friston, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+systems+mediating+aversive+conditioning:+an+event-related+fMRI+study.">Brain systems mediating aversive conditioning: an event-related fMRI study.</a> Neuron. 20, 947-957 (1998).</li><li>Cheng, D. T., Knight, D. C., Smith, C. N., Stein, E. A., Helmstetter, F. J. <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+human+amygdala+activity+during+Pavlovian+fear+conditioning:+stimulus+processing+versus+response+expression.">Functional MRI of human amygdala activity during Pavlovian fear conditioning: stimulus processing versus response expression.</a> Behav. Neurosci. 117, 3-10 (2003).</li><li>Knight, D. C., Smith, C. N., Stein, E. A., Helmstetter, F. J. <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+human+Pavlovian+fear+conditioning:+patterns+of+activation+as+a+function+of+learning.">Functional MRI of human Pavlovian fear conditioning: patterns of activation as a function of learning.</a> Neuroreport. 10, 3665-3670 (1999).</li><li>Cheng, D. T., Knight, D. C., Smith, C. N., Helmstetter, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+amygdala+activity+during+the+expression+of+fear+responses.">Human amygdala activity during the expression of fear responses.</a> Behav. Neurosci. 120, 1187-1195 (2006).</li><li>Balderston, N. L., Helmstetter, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditioning+with+masked+stimuli+affects+the+timecourse+of+skin+conductance+responses.">Conditioning with masked stimuli affects the timecourse of skin conductance responses.</a> Behav. Neurosci. 124, 478-489 (2010).</li><li>Esteves, F., Parra, C., Dimberg, U., Ohman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonconscious+associative+learning:+Pavlovian+conditioning+of+skin+conductance+responses+to+masked+fear-relevant+facial+stimuli.">Nonconscious associative learning: Pavlovian conditioning of skin conductance responses to masked fear-relevant facial stimuli.</a> Psychophysiology. 31, 375-385 (1994).</li><li>Cheng, D. T., Richards, J., Helmstetter, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity+in+the+human+amygdala+corresponds+to+early,+rather+than+late+period+autonomic+responses+to+a+signal+for+shock.">Activity in the human amygdala corresponds to early, rather than late period autonomic responses to a signal for shock.</a> Learn. Mem. 14, 485-490 (2007).</li><li>Knight, D. C., Nguyen, H. T., Bandettini, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+the+human+amygdala+in+the+production+of+conditioned+fear+responses.">The role of the human amygdala in the production of conditioned fear responses.</a> Neuroimage. 26, 1193-1200 (2005).</li><li>Knight, D. C., Nguyen, H. T., Bandettini, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+awareness+in+delay+and+trace+fear+conditioning+in+humans.">The role of awareness in delay and trace fear conditioning in humans.</a> Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 6, 157-162 (2006).</li><li>Schultz, D. H., Helmstetter, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classical+conditioning+of+autonomic+fear+responses+is+independent+of+contingency+awareness.">Classical conditioning of autonomic fear responses is independent of contingency awareness.</a> J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 36, 495-500 (2010).</li><li>Dunsmoor, J. E., Bandettini, P. A., Knight, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+correlates+of+unconditioned+response+diminution+during+Pavlovian+conditioning.">Neural correlates of unconditioned response diminution during Pavlovian conditioning.</a> Neuroimage. 40, 811-817 (2008).</li><li>Katkin, E. S., Wiens, S., Ohman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonconscious+fear+conditioning,+visceral+perception,+and+the+development+of+gut+feelings.">Nonconscious fear conditioning, visceral perception, and the development of gut feelings.</a> Psychol. Sci. 12, 366-370 (2001).</li><li>Knight, D. C., Waters, N. S., King, M. K., Bandettini, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning-related+diminution+of+unconditioned+SCR+and+fMRI+signal+responses.">Learning-related diminution of unconditioned SCR and fMRI signal responses.</a> Neuroimage. 49, 843-848 (2010).</li><li>Knight, D. C., Waters, N. S., Bandettini, P. 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+substrates+of+explicit+and+implicit+fear+memory.">Neural substrates of explicit and implicit fear memory.</a> Neuroimage. 45, 208-214 (2009).</li><li>Lovibond, P. F., Shanks, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+awareness+in+Pavlovian+conditioning:+empirical+evidence+and+theoretical+implications.">The role of awareness in Pavlovian conditioning: empirical evidence and theoretical implications.</a> J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 28, 3-26 (2002).</li><li>Hippocampus, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 8, 620-626 (1998).</li><li>Cox, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AFNI:+software+for+analysis+and+visualization+of+functional+magnetic+resonance+neuroimages.">AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages.</a> Comput. Biomed. Res. 29, 162-173 (1996).</li><li>Knight, D. C., Nguyen, H. T., Bandettini, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+conditional+fear+with+and+without+awareness.">Expression of conditional fear with and without awareness.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 15280-15283 (2003).</li><li>Bunce, S. C., Bernat, E., Wong, P. S., Shevrin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Further+evidence+for+unconscious+learning:+preliminary+support+for+the+conditioning+of+facial+EMG+to+subliminal+stimuli.">Further evidence for unconscious learning: preliminary support for the conditioning of facial EMG to subliminal stimuli.</a> J. Psychiatr. Res. 33, 341-347 (1999).</li><li>Kotze, H. F., Moller, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+auditory+subliminal+stimulation+on+GSR.">Effect of auditory subliminal stimulation on GSR.</a> Psychol. Rep. 67, 931-934 (1990).</li><li>Miller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Threshold+variability+in+subliminal+perception+experiments:+fixed+threshold+estimates+reduce+power+to+detect+subliminal+effects.">Threshold variability in subliminal perception experiments: fixed threshold estimates reduce power to detect subliminal effects.</a> J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform. 17, 841-851 (1991).</li><li>Tabbert, K., Stark, R., Kirsch, P., Vaitl, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociation+of+neural+responses+and+skin+conductance+reactions+during+fear+conditioning+with+and+without+awareness+of+stimulus+contingencies.">Dissociation of neural responses and skin conductance reactions during fear conditioning with and without awareness of stimulus contingencies.</a> Neuroimage. 32, 761-770 (2006).</li></ol>

Pas de conflits d&#39;intérêt déclarés.

La méthodologie décrite ici conditionnement de la peur est un moyen d&#39;étudier les mécanismes neuronaux de conscience et inconscient des processus de mémoire la peur. Cette méthode tire parti de la surveillance simultanée de données comportementales, autonome, et l&#39;IRMf. Surveillance des réactions comportementales (par exemple l&#39;espérance de UCS) et autonome (c&#39;est à dire RCS) est une composante essentielle de cette méthode. L&#39;espérance UCS fournit un moyen d&#39;évaluer la sensibilisati...

<table border="1"><tbody><tr><td> Équipement </td><td> Société </td><td> Numéro d&#39;article </td></tr><tr><td> Système intégré d&#39;imagerie fonctionnelle (IFIS-SA) </td><td> Invivo Corp, Orlando, FL </td><td></td></tr><tr><td> Unité de contrôle principal (situé dans la salle de contrôle) Unité d&#39;interface périphérique (situé dans la chambre de l&#39;IRM) Audio / Visual Display Unit (situé dans la chambre de l&#39;IRM), comprend: <ul><li> 6,4 &quot;(diagonale) écran vidéo LCD <ul><li> Résolution 640 x 480 et 15 ° du champ visuel </li></ul></li><li> la boîte d&#39;interface acoustique <ul><li> délivre un son en stéréo pneumatiques </li></ul></li><li> Casque stéréo compatible avec la RM </li></ul></td><td></td><td></td></tr><tr><td> SYSTÈME DE SURVEILLANCE PHYSIOLOGIQUE </td><td> BIOPAC Systems, Inc, Goleta, CA </td><td></td></tr><tr><td> Acquisition de données et Analysis System pour Windows (MP150) Isolée Digital Interface (interface numérique) Réponse cutanée galvanique (GSR) Amplificateur IRM câble / système de filtrage pour mettre l&#39;amplificateur du capteur, comprend: <ul><li> Câble d&#39;extension IRM (Chambre de filtrer) </li><li> RF filtre d&#39;interférence </li><li> L&#39;extension du câble IRM (amplificateur GSR pour filtrer) </li></ul> Des composants supplémentaires: DB25 M / F câble ruban Électrodes jetables radiotransparent La fibre de carbone conduit </td><td></td><td valign="top"> MP150WSW STP100C EDA100C-IRM MECMRI-TRANS - MECMRI-1 - MRIRFIF - MECMRI-3 CBL110C EL508 LEAD108 </td></tr><tr><td> JOYSTICK </td><td> Les modèles actuels, Inc, Philadelphie, PA </td><td></td></tr><tr><td> Joystick héritage </td><td></td><td> HH-JOY-4 </td></tr><tr><td> Héritage forp Interface </td><td></td><td> CRF-005 </td></tr></tbody></table>

investigating the neural mechanisms of aware and unaware fear memory with fmri

Conditionnement de la peur pavlovien est souvent utilisé en combinaison avec l&#39;imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) chez l&#39;homme pour enquêter sur les substrats neuronaux de l&#39;apprentissage associatif 1-5. Dans ces études, il est important de fournir des preuves de comportement de la climatisation afin de vérifier que les différences dans l&#39;activité du cerveau sont liés à l&#39;apprentissage et la corrélation avec le comportement humain. Des études conditionnement de la peur souvent de surveiller les réactions autonomes (par exemple la réponse conductance de la peau; RCS) comme un indice de l&#39;apprentissage et la mémoire 6-8. En outre, d&#39;autres mesures comportementales peuvent fournir des informations précieuses sur le processus d&#39;apprentissage et / ou d&#39;autres fonctions cognitives qui influencent conditionné. Par exemple, l&#39;impact inconditionnée de relance (UCS) ont une espérance sur l&#39;expression de la réponse conditionnée (RC) et la réponse inconditionnée (DUC) a été un sujet d&#39;intérêt dans plusieurs études récentes 9-14. RCS et les mesures de l&#39;espérance de NGC ont récemment été utilisés en conjonction avec l&#39;IRMf pour étudier les substrats neuronaux de la peur de l&#39;apprentissage conscients et inconscients et les processus de mémoire 15. Bien que ces processus cognitifs peuvent être évalués à un certain degré suite à la session de conditionnement, de post-conditionnement des évaluations ne peut pas mesurer les attentes à titre d&#39;essai à essai et sont sensibles aux interférences et l&#39;oubli, ainsi que d&#39;autres facteurs qui peuvent fausser les résultats de 16,17 . Surveillance réponses autonomes et comportementales simultanément avec l&#39;IRMf fournit un mécanisme par lequel les substrats neuronaux qui interviennent dans les relations complexes entre les processus cognitifs et des réactions comportementales / autonomique peuvent être évalués. Toutefois, le suivi des réponses autonomiques et comportementaux dans l&#39;environnement IRM pose un certain nombre de problèmes pratiques. Plus précisément, 1) l&#39;équipement standard de surveillance comportementale et physiologique est construit de matériaux ferreux qui ne peuvent pas être utilisés sans danger à proximité du scanner IRM, 2) lorsque cet équipement est placé à l&#39;extérieur de la chambre de l&#39;IRM, les câbles en saillie pour le sujet peut porter le bruit RF produit des artefacts dans les images du cerveau, 3) des artefacts peuvent être produites au sein du signal conductance de la peau en passant dégradés lors de la numérisation, 4) le signal IRMf produite par les exigences du moteur des réponses comportementales peuvent avoir besoin d&#39;être distinguée de l&#39;activité liée à des processus cognitifs d&#39;intérêt . Chacun de ces problèmes peuvent être résolus avec des modifications à la configuration des équipements de surveillance physiologique et nouvelles procédures d&#39;analyse des données. Nous présentons ici une méthode pour surveiller simultanément les réactions autonomes et comportementales au cours IRMf, et démontrer l&#39;utilisation de ces méthodes pour étudier les processus de mémoire conscients et inconscients au cours conditionnement de la peur.

Watch this Scientific Journal Video about Investigating the Neural Mechanisms of Aware and Unaware Fear Memory with fMRI at JoVE.com

Investigating the Neural Mechanisms of Aware and Unaware Fear Memory with fMRI

Une méthodologie pour étudier les mécanismes neuronaux qui soutiennent les processus de mémoire conscients et inconscients au cours conditionnement de la peur est décrite. Cette méthode de mesure de niveau d&#39;oxygène sanguin dépendantes (BOLD) imagerie fonctionnelle par résonance magnétique, la réponse conductance de la peau, et l&#39;espérance de stimulus inconditionnel pendant le conditionnement pavlovien craignent pour évaluer les corrélats neuraux de la mémoire des processus distincts.

Étudier les mécanismes neuronaux de la mémoire La peur Conscient et inconscient avec l&#39;IRMf

Pavlovian fear conditioning is often used in combination with functional magnetic resonance imaging (fMRI) in humans to investigate the neural substrates ...

investigating-neural-mechanisms-aware-unaware-fear-memory-with

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.8K vues.  University of Alabama at Birmingham. Une méthodologie pour étudier les mécanismes neuronaux qui soutiennent les processus de mémoire conscients et inconscients au cours conditionnement de la peur est décrite. Cette méthode de mesure de niveau d'oxygène sanguin dépendantes (BOLD) imagerie fonctionnelle par résonance magnétique, la réponse conductance de la peau, et l'espérance de stimulus inconditionnel pendant le conditionnement pavlovien craignent pour évaluer les corrélats neuraux de ...

Vidéo: Investigating the Neural Mechanisms of Aware and Unaware Fear Memory with fMRI

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in which functional MRI data and in vivo intracortical recording can be performed simultaneously. The combination of MRI and electrical recording is technically challenging because the electrodes used for recording distort the MRI images and the MRI acquisition induces noise in the electrical recording. To minimize the mutual interference of the two modalities, glass microelectrodes were used rather than metal and a noise removal algorithm was implemented for the electrophysiology data. In our studies, two microelectrodes were separately implanted in bilateral primary somatosensory cortices (SI) of the rat and fixed in place. One coronal slice covering the electrode tips was selected for functional MRI. Electrode shafts and fixation positions were not included in the image slice to avoid imaging artifacts. The removed scalp was replaced with toothpaste to reduce susceptibility mismatch and prevent Gibbs ringing artifacts in the images. The artifact structure induced in the electrical recordings by the rapidly-switching magnetic fields during image acquisition was characterized by averaging all cycles of scans for each run. The noise structure during imaging was then subtracted from original recordings. The denoised time courses were then used for further analysis in combination with the fMRI data. As an example, the simultaneous acquisition was used to determine the relationship between spontaneous fMRI BOLD signals and band-limited intracortical electrical activity. Simultaneous fMRI and electrophysiological recording in the rodent will provide a platform for many exciting applications in neuroscience in addition to elucidating the relationship between the fMRI BOLD signal and neuronal activity.

We have developed a method for simultaneous functional magnetic resonance imaging and electrophysiological recording in the rodent brain, providing a platform for the investigation of the relationship between neural activity and the blood oxygenation level dependent (BOLD) MRI signal.

IRMf simultanées et l&#39;électrophysiologie dans le cerveau de rongeurs

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in ...

Recherche

Neurosciences

Extinction Training During the Reconsolidation Window Prevents Recovery of Fear

Fear is maladaptive when it persists long after circumstances have become safe. It is therefore crucial to develop an approach that persistently prevents the return of fear. Pavlovian fear-conditioning paradigms are commonly employed to create a controlled, novel fear association in the laboratory. After pairing an innocuous stimulus (conditioned stimulus, CS) with an aversive outcome (unconditioned stimulus, US) we can elicit a fear response (conditioned response, or CR) by presenting just the stimulus alone1,2 . Once fear is acquired, it can be diminished using extinction training, whereby the conditioned stimulus is repeatedly presented without the aversive outcome until fear is no longer expressed3. This inhibitory learning creates a new, safe representation for the CS, which competes for expression with the original fear memory4. Although extinction is effective at inhibiting fear, it is not permanent. Fear can spontaneously recover with the passage of time. Exposure to stress or returning to the context of initial learning can also cause fear to resurface3,4.
Our protocol addresses the transient nature of extinction by targeting the reconsolidation window to modify emotional memory in a more permanent manner. Ample evidence suggests that reactivating a consolidated memory returns it to a labile state, during which the memory is again susceptible to interference5-9. This window of opportunity appears to open shortly after reactivation and close approximately 6hrs later5,11,16, although this may vary depending on the strength and age of the memory15. By allowing new information to incorporate into the original memory trace, this memory may be updated as it reconsolidates10,11. Studies involving non-human animals have successfully blocked the expression of fear memory by introducing pharmacological manipulations within the reconsolidation window, however, most agents used are either toxic to humans or show equivocal effects when used in human studies12-14. Our protocol addresses these challenges by offering an effective, yet non-invasive, behavioral manipulation that is safe for humans.
By prompting fear memory retrieval prior to extinction, we essentially trigger the reconsolidation process, allowing new safety information (i.e., extinction) to be incorporated while the fear memory is still susceptible to interference. A recent study employing this behavioral manipulation in rats has successfully blocked fear memory using these temporal parameters11. Additional studies in humans have demonstrated that introducing new information after the retrieval of previously consolidated motor16, episodic17, or declarative18 memories leads to interference with the original memory trace14. We outline below a novel protocol used to block fear recovery in humans.

Conditioned fear can be diminished through an inhibitory process called extinction, but can resurface under conditions such as the passage of time or exposure to stress. Our protocol presents a novel way of preventing fear recovery by introducing extinction during the reconsolidation window (the re-storage phase of a reactivated memory).

Formation extinction pendant la fenêtre Reconsolidation empêche la récupération de la peur

Fear is maladaptive when it persists long after circumstances have become safe. It is therefore crucial to develop an approach that persistently prevents ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

D&#39;enregistrement optique de l&#39;activité neuronale supraliminaire avec une résolution à cellule unique et un seul pic

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Co-analysis of Brain Structure and Function using fMRI and Diffusion-weighted Imaging

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when studying the brain, as the functional role that a brain area fulfills may be largely defined by its connections to other brain areas. In this report, we describe a novel, non-invasive approach for relating brain structure and function using magnetic resonance imaging (MRI). This approach, a combination of structural imaging of long-range fiber connections and functional imaging data, is illustrated in two distinct cognitive domains, visual attention and face perception. Structural imaging is performed with diffusion-weighted imaging (DWI) and fiber tractography, which track the diffusion of water molecules along white-matter fiber tracts in the brain (Figure 1). By visualizing these fiber tracts, we are able to investigate the long-range connective architecture of the brain. The results compare favorably with one of the most widely-used techniques in DWI, diffusion tensor imaging (DTI). DTI is unable to resolve complex configurations of fiber tracts, limiting its utility for constructing detailed, anatomically-informed models of brain function. In contrast, our analyses reproduce known neuroanatomy with precision and accuracy. This advantage is partly due to data acquisition procedures: while many DTI protocols measure diffusion in a small number of directions (e.g., 6 or 12), we employ a diffusion spectrum imaging (DSI)1, 2 protocol which assesses diffusion in 257 directions and at a range of magnetic gradient strengths. Moreover, DSI data allow us to use more sophisticated methods for reconstructing acquired data. In two experiments (visual attention and face perception), tractography reveals that co-active areas of the human brain are anatomically connected, supporting extant hypotheses that they form functional networks. DWI allows us to create a "circuit diagram" and reproduce it on an individual-subject basis, for the purpose of monitoring task-relevant brain activity in networks of interest.

We describe a novel approach for simultaneous analysis of brain function and structure using magnetic resonance imaging (MRI). We assess brain structure with high-resolution diffusion-weighted imaging and white-matter fiber tractography. Unlike standard structural MRI, these techniques allow us to directly relate anatomical connectivity to functional properties of brain networks.

Co-analyse de la structure du cerveau et son fonctionnement en utilisant l&#39;IRMf et imagerie de diffusion

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when ...

Whole Cell Patch Clamp for Investigating the Mechanisms of Infrared Neural Stimulation

It has been demonstrated in recent years that pulsed, infrared laser light can be used to elicit electrical responses in neural tissue, independent of any further modification of the target tissue. Infrared neural stimulation has been reported in a variety of peripheral and sensory neural tissue in vivo, with particular interest shown in stimulation of neurons in the auditory nerve. However, while INS has been shown to work in these settings, the mechanism (or mechanisms) by which infrared light causes neural excitation is currently not well understood. The protocol presented here describes a whole cell patch clamp method designed to facilitate the investigation of infrared neural stimulation in cultured primary auditory neurons. By thoroughly characterizing the response of these cells to infrared laser illumination in vitro under controlled conditions, it may be possible to gain an improved understanding of the fundamental physical and biochemical processes underlying infrared neural stimulation.

Infrared nerve stimulation has been proposed as an alternative to electrical stimulation in a range of nerve types, including those associated with the auditory system. This protocol describes a patch clamp method for studying the mechanism of infrared nerve stimulation in a culture of primary auditory neurons.

Whole Patch Clamp cellulaire pour étudier les mécanismes de la stimulation neurale infrarouge

It has been  demonstrated in recent years that pulsed, infrared laser light can be used to  elicit electrical responses in neural tissue, independent of ...

Optogenetic Perturbation of Neural Activity with Laser Illumination in Semi-intact Drosophila Larvae in Motion

Drosophila larval locomotion is a splendid model system in developmental and physiological neuroscience, by virtue of the genetic accessibility of the underlying neuronal components in the circuits1-6. Application of optogenetics7,8 in the larval neural circuit allows us to manipulate neuronal activity in spatially and temporally patterned ways9-13. Typically, specimens are broadly illuminated with a mercury lamp or LED, so specificity of the target neurons is controlled by binary gene expression systems such as the Gal4-UAS system14,15. In this work, to improve the spatial resolution to "sub-genetic resolution", we locally illuminated a subset of neurons in the ventral nerve cord using lasers implemented in a conventional confocal microscope. While monitoring the motion of the body wall of the semi-intact larvae, we interactively activated or inhibited neural activity with channelrhodopsin16,17 or halorhodopsin18-20, respectively. By spatially and temporally restricted illumination of the neural tissue, we can manipulate the activity of specific neurons in the circuit at a specific phase of behavior. This method is useful for studying the relationship between the activities of a local neural assembly in the ventral nerve cord and the spatiotemporal pattern of motor output.

Optogenetic Perturbation of Neural Activity with Laser Illumination in Semi-intact Drosophila Larvae in Motion

Here we describe a protocol for optogenetic manipulation of motoneuronal activity while monitoring changes in motor output (muscle contraction) in semi-intact Drosophila larvae using lasers within a conventional confocal microscope. This technique enables researchers to achieve local perturbation of neural activity in a few neuromeres to elucidate the dynamics of motor circuits.

Optogenetic Perturbation de l&#39;activité neuronale avec illumination laser à semi-intactes<em&gt; Drosophila</em&gt; Les larves in Motion

Drosophila larval locomotion is a splendid model system in developmental and physiological neuroscience, by virtue of the genetic accessibility of the ...

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for using blood oxygen level dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) to image rodents with simultaneous DBS. DBS fMRI presents a number of technical challenges, including accuracy of electrode implantation, MR artifacts created by the electrode, choice of anesthesia and paralytic to minimize any neuronal effects while simultaneously eliminating animal motion, and maintenance of physiological parameters, deviation from which can confound the BOLD signal.&#160;Our laboratory has developed a set of procedures that are capable of overcoming most of these possible issues. For electrical stimulation, a homemade tungsten bipolar microelectrode is used, inserted stereotactically at the stimulation site in the anesthetized subject. In preparation for imaging, rodents are fixed on a plastic headpiece and transferred to the magnet bore. For sedation and paralysis during scanning, a cocktail of dexmedetomidine and pancuronium is continuously infused, along with a minimal dose of isoflurane; this preparation minimizes the BOLD ceiling effect of volatile anesthetics. In this example experiment, stimulation of the subthalamic nucleus (STN) produces BOLD responses which are observed primarily in ipsilateral cortical regions, centered in motor cortex. Simultaneous DBS and fMRI allows the unambiguous modulation of neural circuits dependent on stimulation location and stimulation parameters, and permits observation of neuronal modulations free of regional bias. This technique may be used to explore the downstream effects of modulating neural circuitry at nearly any brain region, with implications for both experimental and clinical DBS.

This protocol describes a standard method for simultaneous functional magnetic resonance imaging and deep brain stimulation in the rodent. The combined use of these experimental tools allows for the exploration of global downstream activity in response to electrical stimulation at virtually any brain target.

La stimulation cérébrale profonde avec simultanée IRMf chez les rongeurs

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

A Protocol for the Administration of Real-Time fMRI Neurofeedback Training

Neurologic disorders are characterized by abnormal cellular-, molecular-, and circuit-level functions in the brain. New methods to induce and control neuroplastic processes and correct abnormal function, or even shift functions from damaged tissue to physiologically healthy brain regions, hold the potential to dramatically improve overall health. Of the current neuroplastic interventions in development, neurofeedback training (NFT) from functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) has the advantages of being completely non-invasive, non-pharmacologic, and spatially localized to target brain regions, as well as having no known side effects. Furthermore, NFT techniques, initially developed using fMRI, can often be translated to exercises that can be performed outside of the scanner without the aid of medical professionals or sophisticated medical equipment. In fMRI NFT, the fMRI signal is measured from specific regions of the brain, processed, and presented to the participant in real-time. Through training, self-directed mental processing techniques, that regulate this signal and its underlying neurophysiologic correlates, are developed. FMRI NFT has been used to train volitional control over a wide range of brain regions with implications for several different cognitive, behavioral, and motor systems. Additionally, fMRI NFT has shown promise in a broad range of applications such as the treatment of neurologic disorders and the augmentation of baseline human performance. In this article, we present an fMRI NFT protocol developed at our institution for modulation of both healthy and abnormal brain function, as well as examples of using the method to target both cognitive and auditory regions of the brain.

The ability to induce and/or control neural plasticity may be critical in future treatments for neurologic disorders and the recovery from brain injury. In this paper, we present a protocol on the use of neurofeedback training with functional magnetic resonance imaging to modulate human brain function.

Un protocole pour l’Administration de la Real-Time IRMf formation Neurofeedback

Neurologic disorders are characterized by abnormal cellular-, molecular-, and circuit-level functions in the brain. New methods to induce and control ...

Time-dependent Increase in the Network Response to the Stimulation of Neuronal Cell Cultures on Micro-electrode Arrays

Micro-electrode arrays (MEAs) can be used to investigate drug toxicity, design paradigms for next-generation personalized medicine, and study network dynamics in neuronal cultures. In contrast with more traditional methods, such as patch-clamping, which can only record activity from a single cell, MEAs can record simultaneously from multiple sites in a network, without requiring the arduous task of placing each electrode individually. Moreover, numerous control and stimulation configurations can be easily applied within the same experimental setup, allowing for a broad range of dynamics to be explored. One of the key dynamics of interest in these in vitro studies has been the extent to which cultured networks display properties indicative of learning. Mouse neuronal cells cultured on MEAs display an increase in response following training induced by electrical stimulation. This protocol demonstrates how to culture neuronal cells on MEAs; successfully record from over 95% of the plated dishes; establish a protocol to train the networks to respond to patterns of stimulation; and sort, plot, and interpret the results from such experiments. The use of a proprietary system for stimulating and recording neuronal cultures is demonstrated. Software packages are also used to sort neuronal units. A custom-designed graphical user interface is used to visualize post-stimulus time histograms, inter-burst intervals, and burst duration, as well as to compare the cellular response to stimulation before and after a training protocol. Finally, representative results and future directions of this research effort are discussed.

Mouse neuronal cells cultured on multi-electrode arrays display an increase in response following electrical stimulation. This protocol demonstrates how to culture neurons, how to record activity, and how to establish a protocol to train the networks to respond to patterns of stimulation.

Augmentation de la réponse du réseau à la stimulation des cultures cellulaires neuronales sur les tableaux de microélectrodes

Micro-electrode arrays (MEAs) can be used to investigate drug toxicity, design paradigms for next-generation personalized medicine, and study network ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls body functions and internal organ rhythms when animals are exposed to emotional challenges and changes in their living environments. In general experiments, signals from different organs, such as the brain and the heart, are recorded by independent recording systems that require multiple recording devices and different procedures for processing the data files. This study describes a new method that can simultaneously monitor electrical biosignals, including tens of local field potentials in multiple brain regions, electrocardiograms that represent the cardiac rhythm, electromyograms that represent awake/sleep-related muscle contraction, and breathing signals, in a freely moving rat. The recording configuration of this method is based on a conventional micro-drive array for cortical local field potential recordings in which tens of electrodes are accommodated, and the signals obtained from these electrodes are integrated into a single electrical board mounted on the animal's head. Here, this recording system was improved so that signals from the peripheral organs are also transferred to an electrical interface board. In a single surgery, electrodes are first separately implanted into the appropriate body parts and the target brain areas. The open ends of all of these electrodes are then soldered to individual channels of the electrical board above the animal's head so that all of the signals can be integrated into the single electrical board. Connecting this board to a recording device allows for the collection of all of the signals into a single device, which reduces experimental costs and simplifies data processing, because all data can be handled in the same data file. This technique will aid the understanding of the neurophysiological correlates of the associations between central and peripheral organs.

This study introduces a method for the simultaneous recording of local field potentials in the brain, electrocardiograms, electromyograms, and breathing signals of a freely moving rat. This technique, which reduces experimental costs and simplifies data analysis, will contribute to the understanding of the interactions between the brain and peripheral organs.

Enregistrements simultanés des potentiels corticaux champ Local, électrocardiogramme, électromyogramme et respiration rythmique d’un Rat librement mobile

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...