Ce travail a été financé par le Wellcome Trust.

Avant toute étude peut être menée sur l&#39;approbation des nourrissons éthiques et éclairé consentement écrit des parents doit être recherchée. Dans cette étude l&#39;approbation éthique a été obtenue à partir de l&#39;University College Hospital de comité d&#39;éthique, éclairé, écrit le consentement parental a été obtenu avant chaque procédure. Cette étude était conforme aux normes établies par la Déclaration d&#39;Helsinki et de bonnes pratiques cliniques. 1. La collecte des données - configuration <ol><li> Placez un minimum de 16 individuels jetables EEG électrodes tasse de Ag / AgCl sur la tête du nourrisson après la peau apprêter selon le système d&#39;électrode de placement de 10 à 20 (figure 1A). Couverture plus complète peut être réalisée en utilisant un bouchon EEG avec électrodes intégrées. L&#39;utilisation d&#39;un bouchon d&#39;EEG rend le processus plus rapide et moins perturbatrice, d&#39;autant que les électrodes sont préparées avec du gel inductive avant de placer le capuchon sur la tête. L&#39;application de jetables électrodes EEG nécessiteplus de temps et de compétences, mais en général se traduit par un meilleur enregistrement. Envisager de réduire le nombre d&#39;électrodes si l&#39;accès à l&#39;enfant est limitée, mais toujours utiliser des électrodes ligne médiane (Cz, CPZ et FCZ). Utilisez FCZ comme électrode de référence pour l&#39;enregistrement. </li><li> Utilisez une pâte conductrice EEG pour optimiser électrode / peau couplage électrique. </li><li> Placez un filet élastique sur les électrodes de les maintenir en place. </li><li> Attachez l&#39;électrode conduit ensemble pour minimiser les interférences électriques. </li><li> Placez une électrode de terre sur la poitrine ou la tête. </li><li> Placer les électrodes EMG sur le biceps crural des deux jambes après l&#39;apprêter la peau (figure 1B). </li><li> Pour enregistrer l&#39;ECG d&#39;activité conduisent placer 1 électrodes ECG sur le corps après la peau apprêter (une électrode sur le côté gauche de la poitrine, une à droite et utilisez l&#39;électrode de masse comme pour l&#39;EEG). </li><li> Placer un capteur mouvement sur l&#39;abdomen pour mesurer la respiration. </li><li> Placer une sonde d&#39;oxymètre de pouls sur le piedpour mesurer la saturation en oxygène et la fréquence cardiaque. Assurez-vous que la sonde est maintenu en place et qu&#39;un signal continu est enregistrée sans abandons. La sonde d&#39;oxymètre doit être mis sur le pied qui est au pied controlatéral dont vous avez l&#39;intention de stimuler. </li><li> Mettre en place un caméscope monté sur un trépied pour encadrer le visage de l&#39;enfant afin que les changements dans l&#39;expression faciale peut être enregistrée. </li><li> Placer une diode électroluminescente (DEL) dans le cadre de la caméra. La LED est reliée au circuit de synchronisation afin qu&#39;il se met à clignoter lorsque la stimulation est présentée pour synchroniser l&#39;EEG, EMG et l&#39;enregistrement vidéo. </li></ol> 2. La collecte de données - Enregistrement <ol><li> Démarrez l&#39;enregistrement vidéo. </li><li> Démarrez l&#39;enregistrement d&#39;oxymétrie de pouls. </li><li> Démarrer EEG / EMG d&#39;enregistrement. </li><li> Attendez jusqu&#39;à ce que le nourrisson est réglée. </li><li> Maintenez le pied, comme si l&#39;exécution d&#39;une ponction au talon et à marquer manuellement les enregistrements d&#39;événements EEG et EMG. Cette époque sera utilisé pour identifier un article de fond le contrôle EEGet l&#39;EMG. </li><li> Appliquer la stimulation tactile en tapotant légèrement une bonde en caoutchouc qui est attaché au bras d&#39;un marteau contre la surface du tendon du talon. Stimuler le pied qui n&#39;est pas attaché à l&#39;oxymètre de pouls. Lorsque l&#39;enfant est stimulé l&#39;EEG / EMG et l&#39;enregistrement vidéo doit être marqué dans les événements afin d&#39;identifier le moment de l&#39;enregistrement lorsque la stimulation a eu lieu. La stimulation tactile peut être marqué par les événements attacher une tête d&#39;impédance pour le marteau tendon qui relie électroniquement le stimulateur à l&#39;équipement d&#39;enregistrement. L&#39;enregistrement vidéo est l&#39;événement-marquée par le flash LED. Attouchements répétés peuvent être appliquées et le stimulus peut être appliqué à différentes régions du corps, c&#39;est à dire l&#39;épaule </li><li> Appliquer une stimulation de contrôle non-nocives en tournant la lancette de 90 degrés et en le plaçant contre les pieds de sorte que lorsque la lame ressort est relâché, il n&#39;a pas de contact de la peau. Cet événement peut-être temps-verrouillé à l&#39;aide d&#39;un accéléromètre fixé à la surface supérieure de tIl lance. L&#39;accéléromètre détecte les vibrations qui se produit lorsque la lame est libérée. </li><li> Effectuez la ponction au talon cliniquement essentiels en conformité avec la pratique clinique dans l&#39;unité néonatale. Attendez jusqu&#39;à ce que l&#39;activité EEG est réglé avant de faire la ponction au talon. Temps de verrouillage de la ponction au talon peut être effectuée de la même manière que pour la stimulation de contrôle. Après la ponction au talon, ne serrez pas le pied pour au moins 30 secondes pour s&#39;assurer que les réponses enregistrées sont uniquement dus à la lance. </li><li> Assurez-vous que la quantité requise de sang est recueilli et préparer les échantillons pour l&#39;analyse clinique. </li><li> Enregistrer les données et arrêter tous les enregistrements. </li><li> Enregistrement des données démographiques de l&#39;enfant et les détails expérimentaux et les entrer dans une base de données pour le stockage sûr et future référence. </li><li> Répétez cette procédure dans l&#39;échantillon requis de nourrissons. Dans cet exemple le nombre de nourrissons = 23. </li></ol> 3. EEG analyse des données <ol><li> Créer époques EEG de 1,7 secondes qui correspondent à chaque stimulation tactile, contrôle et lance et de fond EEG. Epoques devrait commencer 0,6 secondes avant chaque événement. Le nombre d&#39;époques correspondant à chaque modalité devrait être le même. </li><li> Base de corriger les époques en soustrayant le signal de référence moyenne et passe-haut les filtrer à 0,1 Hz. </li><li> Considérez les époques enregistrées à CPZ ou CZ pour une analyse approfondie et d&#39;exclure les époques qui ont été contaminés par artefact mouvement. Mouvement artefact est défini comme un changement d&#39;amplitude supérieure à 50μV en moins de 50ms. </li><li> Aligner les traces de corriger la latence gigue entre 50 et 300 ms post-stimulation et de l&#39;Analyse en Composantes conduite principale (ACP) dans cet intervalle de temps pour identifier le potentiel tactiles (c&#39;est à dire l&#39;activité EEG liée à la stimulation tactile). Considérez les époques pour être les variables et le temps des points les observations. PCA décompose les époques EEG dans les formes d&#39;onde de base, appelées composantes principales (PC) et représentent la variation systématique de l&#39;amplitude du signal à travers des points de temps. </li><li> Exécuter une analyse de variance (Anova) sur le poids de chacun des 2 premiers PC afin de déterminer ce qui représente le potentiel de PC tactiles. Ce sera le PC dont le poids était significativement plus grande après la stimulation tactile de fond par rapport à l&#39;EEG. </li><li> Aligner les traces de corriger la gigue de latence entre 300 et 700 ms après la stimulation et la conduite PCA dans cet intervalle de temps. </li><li> Exécutez une ANOVA sur le poids de chacun des 2 premiers ordinateurs pour déterminer quels PC représente le potentiel nociceptives spécifiques. Ce sera le PC dont les poids étaient significativement plus grands suite à une stimulation nocive par rapport à la stimulation tactile et le fond EEG. </li></ol> 4. EMG analyse des données <ol><li> Calculer la racine carrée moyenne (RMS) du signal EMG dans la première stimulation 1000 ms après pour le contrôle et les stimuli lance. </li><li> Effectuez un test t sur lesle RMS valeurs pour déterminer la nociceptives spécifiques retrait réflexe spinal. </li></ol> 5. Les résultats représentatifs <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig1.jpg" /> <strong&gt; Figure 1 (A) (i) Schéma et (ii) photo des placements d&#39;électrodes pour les enregistrements EEG (modifié le système international 10/20 placement des électrodes); (B). Schéma des placements d&#39;électrodes pour des enregistrements EMG sur le biceps fémoral . <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig2.jpg" /> . Figure 2 (A) des exemples des possibilités sensorielles en Cz évoquée par toucher dans trois nourrissons; (B) des exemples du potentiel nociceptives spécifiques à Cz évoquée par la lance nocives dans trois nourrissons. <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig3.jpg" /> Figure 3. Dépendance des poids PC sur la modalité de stimulation en Cz (moyenne ± SEM). Le PC a obtenu entre 50 à 300 ms après le début du stimulus représente un potentiel tactile et le PC a obtenu entre 300 à 700 ms après le début du stimulus nociceptif représente un potentiel spécifique. Le PC (lignes en gras) sont superposées sur les moyennes du Grandobtenus pour tous les types de stimulation (de fond EEG, le toucher, lance nocives) après les traces individuelles ont été alignés dans l&#39;intervalle de temps indiqué. <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig4.jpg" /> Figure 4. (A) Exemple de l&#39;activité EMG chez un nourrisson après (i) une ponction au talon nocives et (ii) toucher du talon. (B) moyenne (± SE) EMG racine carrée moyenne activité EMG chez les nourrissons après que le talon nocives et stimuli tactiles non-nocifs.

<ol>
	<li>Fitzgerald, M., Walker, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infant+pain+management:+a+developmental+neurobiological+approach.">Infant pain management: a developmental neurobiological approach.</a> Nat. Clin. Pract. Neurol. 5 (1), 35-35 (2009).</li><li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+sucrose+as+an+analgesic+drug+for+procedural+pain+in+newborn+infants:+a+randomised+controlled+trial.">Oral sucrose as an analgesic drug for procedural pain in newborn infants: a randomised controlled trial.</a> Lancet. 376 (9748), 1225-1225 (2010).</li><li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evoked+potentials+generated+by+noxious+stimulation+in+the+human+infant+brain.">Evoked potentials generated by noxious stimulation in the human infant brain.</a> Eur. J. Pain. 14 (3), 321-321 (2010).</li><li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Premature+infants+display+increased+noxious-evoked+neuronal+activity+in+the+brain+compared+to+healthy+age-matched+term-born+infants.">Premature infants display increased noxious-evoked neuronal activity in the brain compared to healthy age-matched term-born infants.</a> Neuroimage. 52 (2), 583-583 (2010).</li></ol>

Les auteurs déclarent qu&#39;ils n&#39;ont rien à révéler.

Cette vidéo montre comment la réponse électrophysiologique évoquée par une stimulation tactile et nocives, peut être caractérisée chez le nourrisson humain en utilisant des enregistrements EEG et EMG. Les études de ce type aidera à comprendre le développement et la plasticité du traitement de la douleur humaine, et conduire à une évaluation clinique et un traitement améliorés de la douleur infantile 1, 2. Le succès de ces expériences nécessite la collaboration étroite d&#39;une équipe multidisciplinaire. L&#39;expertise est requise dans le domaine de la néonatologie, neurophysiologie clinique, bio-ingénierie et de développement des neurosciences. Il est essentiel que les soins de l&#39;enfant ont la priorité la plus élevée lorsque ces expériences sont menées. L&#39;infirmière de recherche ou un médecin qui effectue la ponction au talon a la responsabilité de bien-être de l&#39;enfant et doit s&#39;assurer que l&#39;expérience est faite en conformité avec la pratique clinique. L&#39;approbation du Comité d&#39;éthique et de l&#39;hôpital ÉCRITEn le consentement parental est nécessaire d&#39;entreprendre ces études. La ponction au talon est un événement clinique requis et ne peuvent pas être répétés pour les besoins de l&#39;étude. Il est donc essentiel que l&#39;enregistrement est recueillie dans un moyen fiable et robuste qui n&#39;interfère pas avec la pratique clinique 3, 4. En particulier, il est crucial que la méthode utilisée pour le temps de verrouillage de la stimulation est fiable et ne pas entraver la collecte de sang cliniques. Toutes les mesures de la douleur du nourrisson ne sont pas nécessairement indirecte, en tant que tels, il est important de s&#39;assurer que l&#39;activité enregistrée est spécifiquement évoquée par l&#39;événement et les aspects nocifs pas les autres de soins de l&#39;enfant 2. Ceci peut être réalisé via la conception technique soignée et de post-traitement des données.

electrophysiological measurements and analysis of nociception in human infants

La douleur est une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable. Depuis nourrissons ne peuvent pas verbalement le rapport de leurs expériences, les méthodes actuelles d&#39;évaluation de la douleur sont basées sur les réactions comportementales et physiologiques du corps, comme les pleurs des mouvements du corps, ou des changements dans l&#39;expression du visage. Bien que ces mesures démontrent que les nourrissons monter une réponse suite à une stimulation nocive, ils sont limités: ils sont basés sur l&#39;activation des sous-corticales et des voies motrices somatiques autonomes qui peuvent ne pas être fiable liée à traitement sensoriel central dans le cerveau. La connaissance de la façon dont le système nerveux central répond à des événements nocifs pourraient fournir un aperçu de comment l&#39;information nociceptive et la douleur est traitée chez les nouveaux nés. La procédure du talon autopiqueur utilisé pour extraire le sang de nourrissons hospitalisés offre une occasion unique d&#39;étudier la douleur dans l&#39;enfance. Dans cette vidéo, nous décrivons comment l&#39;électroencéphalographie (EEG) et électromyographie (EMG) du temps-verrouillé à cette procédure de can être utilisé pour étudier l&#39;activité nociceptive dans le cerveau et la moelle épinière. Cette approche intégrative de la mesure de la douleur du nourrisson a le potentiel d&#39;ouvrir la voie à un outil de mesure cliniques efficaces et sensibles.

Watch this Scientific Journal Video about Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants at JoVE.com

Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants

L&#39;évaluation et le traitement de la douleur chez les nourrissons est difficile parce que les bébés ne peuvent pas verbalement le rapport de leur expérience. Dans cette vidéo, nous décrivons les méthodes quantitatives et des techniques électrophysiologiques analyse qui peut être utilisé pour mesurer la réponse à des événements nocifs du système nerveux du nourrisson.

Mesures électrophysiologiques et d&#39;analyse de la nociception chez les nourrissons humains

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. Since infants cannot verbally report their experiences, current methods of pain assessment are ...

electrophysiological-measurements-analysis-nociception-human

Research

JoVE Journal

Neuroscience

17.1K vues.  University College London. L'évaluation et le traitement de la douleur chez les nourrissons est difficile parce que les bébés ne peuvent pas verbalement le rapport de leur expérience. Dans cette vidéo, nous décrivons les méthodes quantitatives et des techniques électrophysiologiques analyse qui peut être utilisé pour mesurer la réponse à des événements nocifs du système nerveux du nourrisson.

Vidéo: Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants

Electrophysiological Measurements from a Moth Olfactory System

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single sensillum recordings (SSR), which are summed responses from all odorant receptor neurons (ORNs) located on the antenna and from those housed in individual sensilla, respectively. These approaches have been exploited for getting a better understanding of insect chemical communication. The identified stimuli can then be used as either attractants or repellents in management strategies for insect pests.

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single sensillum recordings (SSR), which are summed responses from all odorant receptor neurons (ORNs) located on the antenna and from those housed in individual sensilla, respectively.

Mesures électrophysiologiques à partir d&#39;un système de Moth olfactive

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single ...

Recherche

Neurosciences

Time-lapse Live Imaging of Clonally Related Neural Progenitor Cells in the Developing Zebrafish Forebrain

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To understand the behavior of neural progenitor cells in the complex in vivo environment, time-lapse live imaging of neural progenitor cells in an intact brain is critically required. In this video, we exploit the unique features of zebrafish embryos to visualize the development of forebrain neural progenitor cells in vivo. We use electroporation to genetically and sparsely label individual neural progenitor cells. Briefly, DNA constructs coding for fluorescent markers were injected into the forebrain ventricle of 22 hours post fertilization (hpf) zebrafish embryos and electric pulses were delivered immediately. Six hours later, the electroporated zebrafish embryos were mounted with low melting point agarose in glass bottom culture dishes. Fluorescently labeled neural progenitor cells were then imaged for 36hours with fixed intervals under a confocal microscope using water dipping objective lens. The present method provides a way to gain insights into the in vivo development of forebrain neural progenitor cells and can be applied to other parts of the central nervous system of the zebrafish embryo.

The present video demonstrates a method which takes advantage of the combination of electroporation and confocal microscopy to perform live imaging on individual neural progenitor cells in the developing zebrafish forebrain. In vivo analysis of the development of forebrain neural progenitor cells at a clonal level can be achieved in this way.

Imagerie time-lapse en direct de relation clonale cellules progénitrices neurales dans le cerveau antérieur développement Zebrafish

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To ...

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any other current brain imaging technology1,2, is being used increasingly in the study of social cognitive functioning in infants and adults. While dEEG is enabling researchers to examine brain activity patterns with unprecedented levels of sensitivity, conventional EEG recording systems continue to face certain limitations, including 1) poor spatial resolution and source localization3,4,2) the physical discomfort for test subjects of enduring the individual application of numerous electrodes to the surface of the scalp, and 3) the complexity for researchers of learning to use multiple software packages to collect and process data. Here we present an overview of an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults. Although several analytical software techniques can be used to establish indirect indices of source localization to improve the spatial resolution of dEEG, the HydroCel Geodesic Sensor Net (HCGSN) by Electrical Geodesics, Inc. (EGI), a dense sensory array that maintains equal distances among adjacent recording electrodes on all surfaces of the scalp, further enhances spatial resolution4,5,6 compared to standard dEEG systems. The sponge-based HCGSN can be applied rapidly and without scalp abrasion, making it ideal for use with adults7,8, children9,10,11, and infants12, in both research and clinical4,5,6,13,14,15 settings. This feature allows for considerable cost and time savings by decreasing the average net application time compared to other dEEG systems. Moreover, the HCGSN includes unified, seamless software applications for all phases of data, greatly simplifying the collection, processing, and analysis of dEEG data.
The HCGSN features a low-profile electrode pedestal, which, when filled with electrolyte solution, creates a sealed microenvironment and an electrode-scalp interface. In all Geodesic dEEG systems, EEG sensors detect changes in voltage originating from the participant's scalp, along with a small amount of electrical noise originating from the room environment. Electrical signals from all sensors of the Geodesic sensor net are received simultaneously by the amplifier, where they are automatically processed, packaged, and sent to the data-acquisition computer (DAC). Once received by the DAC, scalp electrical activity can be isolated from artifacts for analysis using the filtering and artifact detection tools included in the EGI software. Typically, the HCGSN can be used continuously for only up to two hours because the electrolyte solution dries out over time, gradually decreasing the quality of the scalp-electrode interface.
In the Parent-Infant Research Lab at the University of Toronto, we are using dEEG to study social cognitive processes including memory, emotion, goals, intentionality, anticipation, and executive functioning in both adult and infant participants.

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography dEEG

Dense array electroencephalography is being used increasingly to study social cognitive functions in infants and adults. Here we present an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults.

Enquêter cognition sociale chez les nourrissons et les adultes en utilisant électroencéphalographie réseau dense ( D EEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any ...

Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of thermal nociceptors1,2 while the second involves a wholesale (global) activation of most or all such neurons3. Together, these techniques allow visualization and quantification of the behavioral functions of Drosophila nociceptive sensory neurons.
The Drosophila larva is an established model system to study thermal nociception, a sensory response to potentially harmful temperatures that is evolutionarily conserved across species1,2. The advantages of Drosophila for such studies are the relative simplicity of its nervous system and the sophistication of the genetic techniques that can be used to dissect the molecular basis of the underlying biology4-6 In Drosophila, as in all metazoans, the response to noxious thermal stimuli generally involves a "nocifensive" aversive withdrawal to the presented stimulus7. Such stimuli are detected through free nerve endings or nociceptors and the amplitude of the organismal response depends on the number of nociceptors receiving the noxious stimulus8. In Drosophila, it is the class IV dendritic arborization sensory neurons that detect noxious thermal and mechanical stimuli9 in addition to their recently discovered role as photoreceptors10. These neurons, which have been very well studied at the developmental level, arborize over the barrier epidermal sheet and make contacts with nearly all epidermal cells11,12. The single axon of each class IV neuron projects into the ventral nerve cord of the central nervous system11 where they may connect to second-order neurons that project to the brain.
Under baseline conditions, nociceptive sensory neurons will not fire until a relatively high threshold is reached. The assays described here allow the investigator to quantify baseline behavioral responses or, presumably, the sensitization that ensues following tissue damage. Each assay provokes distinct but related locomotory behavioral responses to noxious thermal stimuli and permits the researcher to visualize and quantify various aspects of thermal nociception in Drosophila larvae. The assays can be applied to larvae of desired genotypes or to larvae raised under different environmental conditions that might impact nociception. Since thermal nociception is conserved across species, the findings gleaned from genetic dissection in Drosophila will likely inform our understanding of thermal nociception in other species, including vertebrates.

Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of thermal nociceptors1,2 while the second involves a wholesale (global) activation of most or all such neurons3. Together, these techniques allow visualization and quantification of the behavioral functions of Drosophila nociceptive sensory neurons.

Méthodes locales et globales de l&#39;évaluation de nociception thermique dans<em&gt; Drosophila</em&gt; Les larves

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

Deux enregistrements électrophysiologiques des synapses-réponses évoquées astrogliales et neuronales aiguës dans des coupes d&#39;hippocampe

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Stereotaxic Injection of a Viral Vector for Conditional Gene Manipulation in the Mouse Spinal Cord

Intraparenchymal injection of a viral vector enables conditional gene manipulation in distinct populations of neurons or particular regions of the central nervous system. We demonstrate a stereotaxic injection technique that allows targeted gene expression or silencing in the dorsal horn of the mouse spinal cord. The surgical procedure is brief. It requires laminectomy of a single vertebra, providing for quick recovery of the animal and unimpaired motility of the spine. Controlled injection of a small vector suspension volume at low speed and use of a microsyringe with beveled glass cannula minimize the tissue lesion. The local immune response to the vector depends on the intrinsic properties of the virus employed; in our experience, it is minor and short-lived when a recombinant adeno-associated virus is used. A reporter gene such as enhanced green fluorescent protein facilitates monitoring spatial distribution of the vector, and the efficacy and cellular specificity of the transfection.

Viral vectors allow for targeted gene manipulation. We demonstrate a method for conditional gene expression or ablation in the mouse spinal cord, using stereotaxic injection of a viral vector into the dorsal horn, a prominent site of synaptic contact between primary somatosensory afferents and neurons of the central nervous system.

Injection stéréotaxique d&#39;un vecteur viral pour la manipulation génétique conditionnelle dans la moelle épinière de souris

Intraparenchymal injection of a viral vector enables conditional gene manipulation in distinct populations of neurons or particular regions of the central ...

In Vivo Electrophysiological Measurements on Mouse Sciatic Nerves

Electrophysiological studies allow a rational classification of various neuromuscular diseases and are of help, together with neuropathological techniques, in the understanding of the underlying pathophysiology1. Here we describe a method to perform electrophysiological studies on mouse sciatic nerves in vivo.
The animals are anesthetized with isoflurane in order to ensure analgesia for the tested mice and undisturbed working environment during the measurements that take about 30 min/animal. A constant body temperature of 37 &#176;C is maintained by a heating plate and continuously measured by a rectal thermo probe2. Additionally, an electrocardiogram (ECG) is routinely recorded during the measurements in order to continuously monitor the physiological state of the investigated animals.
Electrophysiological recordings are performed on the sciatic nerve, the largest nerve of the peripheral nervous system (PNS), supplying the mouse hind limb with both motoric and sensory fiber tracts. In our protocol, sciatic nerves remain in situ and therefore do not have to be extracted or exposed, allowing measurements without any adverse nerve irritations along with actual recordings. Using appropriate needle electrodes3 we perform both proximal and distal nerve stimulations, registering the transmitted potentials with sensing electrodes at gastrocnemius muscles. After data processing, reliable and highly consistent values for the nerve conduction velocity (NCV) and the compound motor action potential (CMAP), the key parameters for quantification of gross peripheral nerve functioning, can be achieved.

In Vivo Electrophysiological Measurements on Mouse Sciatic Nerves

Measurements of nerve conduction properties in vivo exemplify a powerful tool to characterize various animal models of neuromuscular diseases. Here, we present an easy and reliable protocol by which electrophysiological analysis on sciatic nerves of anesthetized mice can be performed.

En Vivo mesures électrophysiologiques sur les nerfs sciatiques souris

Electrophysiological studies allow a rational classification of various neuromuscular diseases and are of help, together with neuropathological ...

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

How organisms sense and respond to noxious temperatures is still poorly understood. Further, the mechanisms underlying sensitization of the sensory machinery, such as in patients experiencing peripheral neuropathy or injury-induced sensitization, are not well characterized. The genetically tractable Drosophila model has been used to study the cells and genes required for noxious heat detection, which has yielded multiple conserved genes of interest. Little is known however about the cells and receptors important for noxious cold sensing. Although, Drosophila does not survive prolonged exposure to cold temperatures (&#8804;10 &#186;C), and will avoid cool, preferring warmer temperatures in behavioral preference assays, how they sense and possibly avoid noxious cold stimuli has only recently been investigated.
Here we describe and characterize the first noxious cold (&#8804;10 &#186;C) behavioral assay in Drosophila. Using this tool and assay, we show an investigator how to qualitatively and quantitatively assess cold nociceptive behaviors. This can be done under normal/healthy culture conditions, or presumably in the context of disease, injury or sensitization. Further, this assay can be applied to larvae selected for desired genotypes, which might impact thermosensation, pain, or nociceptive sensitization. Given that pain is a highly conserved process, using this assay to further study&#160;thermal nociception will likely glean important understanding of pain processes in other species, including vertebrates.

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

Here we demonstrate a novel assay to study cold nociception in Drosophila larvae. This assay utilizes a custom-built Peltier probe capable of applying a focal noxious cold stimulus and results in quantifiable cold-specific behaviors. This technique will allow further cellular and molecular dissection of cold nociception.

Nouveau test pour froid dans nociception<em&gt; drosophile</em&gt; larves

How organisms sense and respond to noxious temperatures is still poorly understood. Further, the mechanisms underlying sensitization of the sensory ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of sciatic nerve injury rodent models. In this protocol, we describe a novel kinematic analysis method that uses a three-dimensional (3D) motion capture apparatus for functional evaluations using a rat sciatic nerve crush injury model. First, the rat is familiarized with treadmill walking. Markers are then attached to the designated bone landmarks and the rat is made to walk on the treadmill at the desired speed. Meanwhile, the posterior limb movements of the rat are recorded using four cameras. Depending on the software used, marker tracings are created using both automatic and manual modes and the desired data are produced after subtle adjustments. This method of kinematic analysis, which uses a 3D motion capture apparatus, offers numerous advantages, including superior precision and accuracy. Many more parameters can be investigated during the comprehensive functional evaluations. This method has several shortcomings that require consideration: The system is expensive, can be complicated to operate, and may produce data deviations due to skin shifting. Nevertheless, kinematic analysis using a 3D motion capture apparatus is useful for performing functional anterior and posterior limb evaluations. In the future, this method may become increasingly useful for generating accurate assessments of various traumas and diseases.

We introduce a kinematic analysis method that uses a three-dimensional motion capture apparatus containing four cameras and data processing software for performing functional evaluations during fundamental research involving rodent models.

Analyse cinématique 3D pour l’évaluation fonctionnelle dans le modèle de rat de la blessure d’écrasement de nerf sciatique

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Preparation of Acute Human Hippocampal Slices for Electrophysiological Recordings

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for sudden death. Despite an abundance of available treatment options, about 30% of patients are drug-resistant. Several novel therapeutics have been developed using animal models, though the rate of drug-resistant patients remains unaltered. One of probable reasons is the lack of translation between rodent models and humans, such as a weak representation of human pharmacoresistance in animal models. Resected human brain tissue as a preclinical evaluation tool has the advantage to bridge this translational gap. Described here is a method for high quality preparation of human hippocampal brain slices and subsequent stable induction of epileptiform activity. The protocol describes the induction of burst activity during application of 8 mM KCl and 4-aminopyridin. This activity is sensitive to established AED lacosamide or novel antiepileptic candidates, such as dimethylethanolamine (DMEA). In addition, the method describes induction of seizure-like events in CA1 of human hippocampal brain slices by reduction of extracellular Mg2+ and application of bicuculline, a GABAA receptor blocker. The experimental set-up can be used to screen potential antiepileptic substances for their effects on epileptiform activity. Furthermore, mechanisms of action postulated for specific compounds can be validated using this approach in human tissue (e.g., using patch-clamp recordings). To conclude, investigation of vital human brain tissue ex vivo (here, resected hippocampus from patients suffering from temporal lobe epilepsy) will improve the current knowledge of physiological and pathological mechanisms in the human brain.

The presented protocol describes the transport and preparation of resected human hippocampal tissue with the ultimate goal to use vital brain slices as a preclinical evaluation tool for potential antiepileptic substances.

Préparation de tranches d’hippocampe humaine aiguë pour les enregistrements électrophysiologiques

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for ...