Ce travail a été financé en partie par la Fondation canadienne pour l&#39;innovation.

1. Préparation du système <ol><li> Effacer le volume de capture de tout matériau réfléchissant qui peut être observé par la caméra. Cela diminue les chances de réelles peau à base de marqueurs soient confondues avec les marqueurs de fond stationnaires pendant les essais mouvement et améliore la précision globale de la session. </li><li> Calibrer les caméras en visant toutes les caméras sur les marqueurs fixes à des positions fixes dans le laboratoire. Étendre l&#39;étalonnage statique des mouvements dynamiques à l&#39;aide de marqueurs mobiles placés à des distances connues. Soyez sûr de couvrir le plus de volume de capture possible afin d&#39;optimiser l&#39;étalonnage. </li><li> Organiser tous les matériaux (marqueurs réfléchissants, appareils de mesure, etc) qui seront utilisés pour la préparation du patient. Ceci améliore l&#39;efficacité lors des essais et réduit la charge du patient. </li></ol> 2. Préparation du patient <ol><li> Exposer comme peau au maximum sur les joints et les segments de corps destiné à être mesuré. Réduire au minimum le amount de vêtements amples et veiller à ce que les morceaux de vêtements qui peuvent interférer avec la capacité des caméras pour visualiser les marqueurs réfléchissants sont limitées. Cela peut être fait en utilisant du ruban ou des clips. Chaque fois que possible, faire en sorte que les marqueurs sont fixés directement sur la peau. </li><li> Préparer la peau pour la fixation du marqueur. Le rasage ou l&#39;abrasion de la zone peut être nécessaire dans les cas où les cheveux sont présentes ou quand la surface de la peau est trop grasse ou en sueur. Essuyer la zone claire à l&#39;aide d&#39;alcool à friction ou un liquide similaire peut être utile. Ces étapes sont importantes pour optimiser l&#39;adhésion entre le marqueur et la peau, et pour empêcher des marqueurs de tomber. </li><li> Palper pour les principaux repères anatomiques fondés sur le marqueur prêt à être utilisé. Marquage de la peau au niveau du repère réelle d&#39;améliorer la précision de placement de marqueur et fournir les informations nécessaires en cas de marqueurs tombent lors de l&#39;évaluation. </li><li> Marqueurs réfléchissants apposer sur les repères anatomiques en fonction de laCaractéristiques de l&#39;ensemble de marqueurs. La plupart des ensembles de marqueurs comprendra un minimum de 12-15 marqueurs placés bilatéralement sur les membres inférieurs et les divers repères anatomiques de la partie supérieure du corps. Il est important de noter que la capacité à recréer le mouvement du squelette réelle dépendra de la mise en place de la peau à base de marqueurs. En tant que tel, une attention particulière doit être faite pour déterminer le modèle biomécanique à utiliser. </li><li> Prendre des mesures pour d&#39;importantes données anthropométriques, si nécessaire. Selon le modèle biomécanique, ces données peuvent être nécessaires pour calculer la longueur du segment, les positions des centres communs de rotation, et l&#39;ensemble des propriétés d&#39;inertie des segments mobiles et des membres pendant le traitement hors ligne des données biomécaniques. </li></ol> 3. Analyse du mouvement et de livraison de rétroaction en temps réel <ol><li> Avoir le stand sujet au centre du volume de capture pour un premier essai statique d&#39;une durée d&#39;environ 3 sec. Ce procès est nécessaire pour s&#39;assurer que tous pertinentes marqueurs sont visibles et de calculer les orientations sectorielles. </li><li> En utilisant le logiciel de collecte de données, l&#39;étiquette de tous les marqueurs, le cas échéant et de créer un modèle spécifique aux caractéristiques anthropométriques de l&#39;individu. Matching placement marqueur à la taille corporelle individuelle permettra d&#39;améliorer le suivi en temps réel et l&#39;analyse des données. Il est particulièrement important de créer un modèle de mouvement qui peut incorporer des licenciements de positionnement marqueur. Dans les cas où l&#39;occlusion marqueur ou de débarquement a lieu, la possibilité d&#39;utiliser des positions de marqueurs supplémentaires le cas échéant pour produire la caractéristique cinématique appropriée et maintenir affichage en temps réel, sans ruptures dans les données. </li><li> Effectuer un essai d&#39;analyse initiale du mouvement qui dure de 10-30 sec. Ceci est nécessaire pour obtenir des données de base et peut également être utilisé en tant que le premier mécanisme de rétroaction de résultats pour le patient. Consultation avec le patient en ce qui concerne les conclusions pertinentes est important pour aider à la lear moteurNing nécessaire lors de la production de nouveaux modèles de mouvement. </li><li> Avoir le thérapeute expliquer le but de la modification de mouvement destiné. Cela devrait inclure à la fois des justifications biomécaniques et cliniques pour la modification et la façon dont elle est unique à la pathologie donnée. Démonstration de la modification par le mouvement thérapeute permettra d&#39;améliorer l&#39;apprentissage moteur par le patient. La modification mouvement sera généralement déterminé en fonction de la présentation biomécanique et clinique du patient pendant le traitement, ou la question de recherche à examiner si seules fins de recherche. </li><li> Commencez la session mouvement de reconversion. Si vous utilisez un tapis roulant, permettre à la personne de choisir leur propre vitesse préférée et de fournir un couple de minutes pour atteindre un état d&#39;équilibre. Cela permet également au patient de devenir à l&#39;aise avec le matériel, dispositif expérimental et le protocole. </li><li> Fournir une rétroaction au patient pendant l&#39;exécution du mouvement. Cela peut prendre la forme d&#39;un grand nombre difapproches différentes, et la combinaison de ceux-ci est bénéfique pendant la formation initiale. Commencez avec des méthodes moins techniques comme la rétroaction verbale et le progrès en temps réel biofeedback. L&#39;utilisation de biofeedback en temps réel devraient toujours inclure un affichage clair d&#39;une durée maximale d&#39;un variable de résultat à la fois. </li><li> Prévoir suffisamment de temps pour le patient à pratiquer ce nouveau mouvement. Apprentissage efficace du moteur n&#39;est pas atteint instantanément. Au lieu de cela, la pratique constante des nouvelles caractéristiques du mouvement aidera à assurer re-formulation du programme moteur responsables de ce mouvement. Une intervention typique de recyclage peut exiger 8-10 sessions de formation ciblés, d&#39;une durée comprise entre 30 et 60 min. </li></ol> 4. Patient Compte-rendu des séances de formation ultérieures <ol><li> Discutez des résultats importants et les résultats de la session avec le patient. Parmi les facteurs importants pour se concentrer sur devrait inclure variabilité de la performance, le respect de la modif mouvement prescritication et une description plus détaillée de la justification et de l&#39;importance de la modification. </li><li> Obtenir l&#39;entrée en ce qui concerne la session à partir du patient. Étant donné que les préférences de chaque patient sera probablement différente, il peut être nécessaire de modifier la prestation de l&#39;intervention pour un individu donné. Ceux-ci devraient être identifiés tôt pour optimiser l&#39;efficacité. </li><li> Déterminer le plan des sessions de formation suivantes, si nécessaire. Si une intervention multi-session est choisie, des sessions de formation ultérieures devraient utiliser une approche de rétroaction fanées pour favoriser l&#39;apprentissage moteur. Offrent moins de commentaires généraux et alternent entre des blocs de temps de réaction et aucun retour dans les futures sessions. </li></ol>

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	<li>Ivanenko, Y. P., Poppele, R. E., Lacquaniti, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+control+programs+and+walking.">Motor control programs and walking.</a> Neuroscientist. 12, 339-348 (2006).</li><li>Woodford, H., Price, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EMG+biofeedback+to+improve+lower+extremity+function+after+stroke.">EMG biofeedback to improve lower extremity function after stroke.</a> Cochrane Database Syst. Rev. 2007, CD004585 (2007).</li><li>Moreland, J. D., Thomson, M. A., Fuoco, A. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+electromyographic+biofeedback+as+an+adjunct+to+therapeutic+exercise+in+treating+the+lower+extremities+of+hemiplegic+patients.">Evaluation of electromyographic biofeedback as an adjunct to therapeutic exercise in treating the lower extremities of hemiplegic patients.</a> Phys. Ther. 61, 886-893 (1981).</li><li>Tate, J. C., Milner, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+kinematic,+temporospatial,+and+kinetic+biofeedback+during+gait+retraining+in+patients:+a+systematic+review.">Real-time kinematic, temporospatial, and kinetic biofeedback during gait retraining in patients: a systematic review.</a> Phys. Ther. 90, 1123-1134 (2010).</li><li>Miyazaki, T., Wada, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+load+at+baseline+can+predict+radiographic+disease+progression+in+medial+compartment+knee+osteoarthritis.">Dynamic load at baseline can predict radiographic disease progression in medial compartment knee osteoarthritis.</a> Ann. Rheum. Dis. 61, 617-622 (2002).</li><li>Barrios, J., Crossley, K., Davis, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+retraining+to+reduce+the+knee+adduction+moment+through+real-time+visual+feedback+of+dynamic+knee+alignment.">Gait retraining to reduce the knee adduction moment through real-time visual feedback of dynamic knee alignment.</a> J. Biomech. 43, 2208-2213 (2010).</li><li>Hunt, M. A., Simic, M., Hinman, R. S., Bennell, K. L., Wrigley, T. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feasibility+of+a+gait+retraining+strategy+for+reducing+knee+joint+loading:+Increased+trunk+lean+guided+by+real-time+biofeedback.">Feasibility of a gait retraining strategy for reducing knee joint loading: Increased trunk lean guided by real-time biofeedback.</a> J. Biomech. 44, 943-947 (2011).</li><li>Simic, M., Hunt, M. A., Bennell, K. L., Hinman, R. S., Wrigley, T. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trunk+lean+gait+modification+and+knee+joint+load+in+people+with+medial+knee+osteoarthritis:+The+effect+of+varying+trunk+lean+angles.">Trunk lean gait modification and knee joint load in people with medial knee osteoarthritis: The effect of varying trunk lean angles.</a> Arthritis Care Res. , (2012).</li><li>Hunt, M. A., Simic, M., Hinman, R. S., Bennell, K. L., Wrigley, T. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feasibility+of+a+gait+retraining+strategy+for+reducing+knee+joint+loading:+Increased+trunk+lean+guided+by+real-time+biofeedback.">Feasibility of a gait retraining strategy for reducing knee joint loading: Increased trunk lean guided by real-time biofeedback.</a> J. Biomech. , (2010).</li><li>Mundermann, A., Asay, J., Mundermann, L., Andriacchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implications+of+increased+medio-lateral+trunk+sway+for+ambulatory+mechanics.">Implications of increased medio-lateral trunk sway for ambulatory mechanics.</a> J. Biomech. 41, 165-170 (2008).</li></ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Rétroaction en temps réel de la performance lors de mouvements comme la marche peut être un complément utile aux approches standard d&#39;analyse du mouvement. Bien que, dans ses débuts, la recherche sur les modifications de mouvement spécifiques et discret bénéficiera certainement de la capacité de produire la modification souhaitée avec précision et en temps réel. Par exemple, si le patient a besoin d&#39;une certaine quantité de mouvement modification, ce montant peut être mesurée et fournie pendant le...

Toute modification significative de la structure neuromusculaire ou musculo-squelettiques du membre inférieur auront probablement un impact sur les caractéristiques du mouvement et de la fonction physique associé. En conséquence, l&#39;amélioration de la fonction physique est un résultat important de toute intervention de réhabilitation. Normales des mouvements répétitifs comme la marche sont généralement régis par des programmes moteurs qui contiennent les informations de contrôle nécessaires pour activer les muscles nécessaires à l&#39;intensité et à la période 1. Ces programmes moteurs sont nécessaires pour améliorer l&#39;automaticité de mouvement, réduisant ainsi la quantité de contrôle consacrée aux mouvements et permet d&#39;attention soit accordée à d&#39;autres tâches de niveau supérieur. Toutefois, étant donné le rôle des programmes moteurs en mouvement et le fait que ces programmes sont affinés pendant un certain nombre d&#39;années, l&#39;évolution des performances mouvement après une blessure ou d&#39;une maladie est une entreprise difficile. Traditionnellement, le mouvement de reconversion Interventions ont été fondées sur la rétroaction de performance suffisant mouvement pour s&#39;assurer que la nouvelle information est intégrée dans le programme moteur nouveau et en évolution. Des approches simples, mais efficaces, notamment rétroaction verbale des instructions globales (par exemple, «plier plus&quot;, &quot;gardez votre genou droit») ainsi que des mécanismes de rétroaction visuelle telle que l&#39;utilisation d&#39;un miroir ou d&#39;un enregistrement vidéo. Bien que ces stratégies indirectes sont utiles, surtout dans les milieux cliniques avec des ressources limitées, ils sont limités par leur difficulté à fournir des mesures distinctes et quantifiables des variables de mouvement. En conséquence, complétant ces techniques avec d&#39;autres méthodes plus directes de rétroaction sera probablement améliorer le moteur ré-apprentissage souhaité. Il est acceptée dans les milieux de la recherche clinique et que la fourniture d&#39;évaluations de résultats quantifiables discrets, des caractéristiques de mouvement peut améliorer les performances lors d&#39;un mouvement retraini<html> intervention ng. Par exemple, instantanée rétroaction visuelle ou auditive de l&#39;intensité de l&#39;activation des muscles en utilisant des dispositifs de biofeedback électromyographique est devenu un pilier dans la réhabilitation du mouvement, en particulier chez les personnes ayant subi un AVC 2-3, paralysie cérébrale 4 ou hémiplégie chronique 5. En revanche, les évaluations de cinématique du mouvement (angles des articulations et du segment) s&#39;est avéré être moins utilisés en raison d&#39;une difficulté d&#39;évaluer et de mesurer ces résultats rapidement et avec précision. En effet, bien que quantitative, à partir des laboratoires d&#39;analyse des caractéristiques de mouvement en bonne place dans la recherche biomécanique et a commencé à être incorporé dans le milieu clinique, la grande majorité de l&#39;utilisation de l&#39;analyse du mouvement est réservé pour des analyses hors ligne après le test. Cependant, il ya un nombre croissant d&#39;études dans la littérature qui utilisent les nouvelles technologies pour fournir des commentaires sur les mesures démarche comme un moyen d&#39;améliorer l&#39;efficacité du mouvement de recyclage 6. ve_content &quot;&gt; Une pathologie qui est actuellement à l&#39;étude pour l&#39;utilisation des capacités de biofeedback en temps réel intégrées aux systèmes standard d&#39;analyse du mouvement est l&#39;arthrose du genou (OA). Des études récentes ont utilisé des informations en temps réel de la cinématique de démarche visant spécifiquement à réduire la charge en passant par l&#39;articulation du genou, quantifiée en utilisant le moment d&#39;adduction du genou externe -. facteur de risque reconnu pour la progression de l&#39;arthrose 7 Par exemple, des études ont utilisé en temps réel biofeedback des grandeurs de 8 Angle cuisse ou 9-10 angle du tronc Hunt et al 11 a fourni un. affichage en temps réel de l&#39;angle du tronc devant les participants lors de la marche et les essais ont montré la possibilité d&#39;augmenter le tronc maigre exposée dans une session de formation unique, avec des réductions accompagnés de grandeurs moment d&#39;adduction du genou. En revanche, Barrios et al 8 a mené une session de huit intervention démarche de recyclage porté sur la modification dynamique du genou plan frontalangle pendant attitude et a montré des réductions significatives des valeurs de moment d&#39;adduction du genou après l&#39;intervention d&#39;un mois par rapport à la valeur initiale. Ces études, et des études similaires, se sont appuyés sur la capacité de mesurer, d&#39;analyser et d&#39;afficher la variable d&#39;intérêt pour le patient sur une base continue. Cette zone en plein essor de la recherche a des implications cliniques pour les patients atteints de diverses pathologies que les caractéristiques du mouvement d&#39;impact. En utilisant des exemples de modifications cinématiques pertinents à l&#39;arthrose (OA) du genou, le but de cet article est de décrire les méthodes nécessaires pour effectuer une intervention mouvement de reconversion en temps réel en utilisant le biofeedback des performances de marche.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires (optionnel) </td></tr><tr><td> Marqueurs réfléchissants </td><td> Conception 3x3 </td><td></td><td> 12 mm de diamètre </td></tr><tr><td> Disques de bandes de marquage </td><td> Lentilles Discount </td><td> TD-22 Collar électrode, 8 mm </td><td> Conçu comme c&#39;est l&#39;usage colliers électrodes </td></tr><tr><td> Caméras d&#39;analyse du mouvement </td><td> Motion Analysis Corporation </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Biofeedtrak </td><td> Motion Analysis Corporation </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Matlab </td><td> The Mathworks </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

movement retraining using real-time feedback of performance

Toute modification du mouvement - en particulier les modèles de mouvement qui ont été perfectionnées au fil des ans - nécessite une nouvelle organisation des schèmes moteurs responsables de la gestion de la performance du mouvement. Cet apprentissage moteur peut être renforcée par un certain nombre de méthodes qui sont utilisées dans la recherche et les milieux cliniques semblables. En règle générale, la rétroaction verbale des performances en temps réel ou la connaissance des résultats suivants mouvement est couramment utilisée en clinique comme un moyen préliminaire d&#39;inculquer l&#39;apprentissage moteur. Selon les préférences du patient et le style d&#39;apprentissage, la rétroaction visuelle (par exemple par l&#39;utilisation d&#39;un miroir ou différents types de vidéo) ou des conseils proprioceptive utilisant tactile thérapeute, sont utilisés pour compléter les instructions verbales de la part du thérapeute. En effet, une combinaison de ces formes de rétroaction est monnaie courante dans le milieu clinique pour faciliter l&#39;apprentissage moteur et d&#39;optimiser les résultats. En laboratoire, le mouvement quantitativeanalyse a été un pilier dans les paramètres de recherche afin de fournir une analyse précise et objective d&#39;une variété de mouvements de populations saines et blessés. Bien que les mécanismes réels de capturer les mouvements peuvent différer, tous les systèmes actuels d&#39;analyse du mouvement repose sur la capacité à suivre le mouvement des parties du corps et les articulations et d&#39;utiliser des équations du mouvement établies pour quantifier les schémas de mouvements clés. En raison de limitations dans l&#39;acquisition et la vitesse de traitement, l&#39;analyse et la description des mouvements a toujours été déconnecté après la fin d&#39;une session de test donné. Ce document mettra en évidence un nouveau supplément à des techniques standard d&#39;analyse du mouvement qui repose sur l&#39;évaluation quasi instantanée et la quantification des habitudes de déplacement et l&#39;affichage des caractéristiques des mouvements spécifiques au patient au cours d&#39;une séance d&#39;analyse du mouvement. En conséquence, cette nouvelle technique peut fournir une nouvelle méthode de prestation des commentaires qui présente des avantages over actuellement utilisé des méthodes de rétroaction.

Un exemple d&#39;une session unique mouvement de reconversion en se concentrant sur ​​l&#39;angle du tronc latérale accrue maigre chez un patient atteint d&#39;arthrose du genou est montré dans la figure 2. Après environ 15 min de la formation à l&#39;aide d&#39;une combinaison de la rétroaction verbale et miroir basée sur la performance, le patient a reçu des données en temps réel relatives à la quantité de flexion du tronc latéral. Formation avec cette méthode poursuivie pendant encor...

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Movement Retraining using Real-time Feedback of Performance

Recyclage modèles de mouvement anormal suite d&#39;une blessure ou d&#39;une maladie est un élément clé de la réadaptation physique. Les progrès technologiques récents ont permis une évaluation précise du mouvement au cours d&#39;une variété de tâches, avec une quantification quasi instantanée des résultats. Cette offre de nouvelles possibilités de modification des habitudes de déplacement défectueuses en temps réel.

Mouvement recyclage en utilisant rétroaction en temps réel de la performance

Any modification of movement - especially movement patterns that have been honed over a number of years - requires re-organization of the neuromuscular ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

13.2K vues.  University of British Columbia. Recyclage modèles de mouvement anormal suite d'une blessure ou d'une maladie est un élément clé de la réadaptation physique. Les progrès technologiques récents ont permis une évaluation précise du mouvement au cours d'une variété de tâches, avec une quantification quasi instantanée des résultats. Cette offre de nouvelles possibilités de modification des habitudes de déplacement défectueuses en temps réel.

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Evaluation of Nanoparticle Uptake in Tumors in Real Time Using Intravital Imaging

Current technologies for tumor imaging, such as ultrasound, MRI, PET and CT, are unable to yield high-resolution images for the assessment of nanoparticle uptake in tumors at the microscopic level1,2,3, highlighting the utility of a suitable xenograft model in which to perform detailed uptake analyses. Here, we use high-resolution intravital imaging to evaluate nanoparticle uptake in human tumor xenografts in a modified, shell-less chicken embryo model. The chicken embryo model is particularly well-suited for these in vivo analyses because it supports the growth of human tumors, is relatively inexpensive and does not require anesthetization or surgery 4,5. Tumor cells form fully vascularized xenografts within 7 days when implanted into the chorioallantoic membrane (CAM) 6. The resulting tumors are visualized by non-invasive real-time, high-resolution imaging that can be maintained for up to 72 hours with little impact on either the host or tumor systems. Nanoparticles with a wide range of sizes and formulations administered distal to the tumor can be visualized and quantified as they flow through the bloodstream, extravasate from leaky tumor vasculature, and accumulate at the tumor site. We describe here the analysis of nanoparticles derived from Cowpea mosaic virus (CPMV) decorated with near-infrared fluorescent dyes and/or polyethylene glycol polymers (PEG) 7, 8, 9,10,11. Upon intravenous administration, these viral nanoparticles are rapidly internalized by endothelial cells, resulting in global labeling of the vasculature both outside and within the tumor7,12. PEGylation of the viral nanoparticles increases their plasma half-life, extends their time in the circulation, and ultimately enhances their accumulation in tumors via the enhanced permeability and retention (EPR) effect 7, 10,11. The rate and extent of accumulation of nanoparticles in a tumor is measured over time using image analysis software. This technique provides a method to both visualize and quantify nanoparticle dynamics in human tumors.

We present a novel approach to quantify nanoparticle localization in the vasculature of human xenografted tumors using dynamic, real-time intravital imaging in an avian embryo model.

Evaluation de la fixation des nanoparticules dans les tumeurs en temps réel par imagerie intravitale

Current technologies for tumor imaging, such as ultrasound, MRI, PET and CT, are unable to yield high-resolution images for the assessment of nanoparticle ...

Recherche

Médecine

Real-time fMRI Biofeedback Targeting the Orbitofrontal Cortex for Contamination Anxiety

We present a method for training subjects to control activity in a region of their orbitofrontal cortex associated with contamination anxiety using biofeedback of real-time functional magnetic resonance imaging (rt-fMRI) data. Increased activity of this region is seen in relationship with contamination anxiety both in control subjects1 and in individuals with obsessive-compulsive disorder (OCD),2 a relatively common and often debilitating psychiatric disorder involving contamination anxiety. Although many brain regions have been implicated in OCD, abnormality in the orbitofrontal cortex (OFC) is one of the most consistent findings.3, 4 Furthermore, hyperactivity in the OFC has been found to correlate with OCD symptom severity5 and decreases in hyperactivity in this region have been reported to correlate with decreased symptom severity.6 Therefore, the ability to control this brain area may translate into clinical improvements in obsessive-compulsive symptoms including contamination anxiety. Biofeedback of rt-fMRI data is a new technique in which the temporal pattern of activity in a specific region (or associated with a specific distributed pattern of brain activity) in a subject's brain is provided as a feedback signal to the subject. Recent reports indicate that people are able to develop control over the activity of specific brain areas when provided with rt-fMRI biofeedback.7-12 In particular, several studies using this technique to target brain areas involved in emotion processing have reported success in training subjects to control these regions.13-18 In several cases, rt-fMRI biofeedback training has been reported to induce cognitive, emotional, or clinical changes in subjects.8, 9, 13, 19 Here we illustrate this technique as applied to the treatment of contamination anxiety in healthy subjects. This biofeedback intervention will be a valuable basic research tool: it allows researchers to perturb brain function, measure the resulting changes in brain dynamics and relate those to changes in contamination anxiety or other behavioral measures. In addition, the establishment of this method serves as a first step towards the investigation of fMRI-based biofeedback as a therapeutic intervention for OCD. Given that approximately a quarter of patients with OCD receive little benefit from the currently available forms of treatment,20-22 and that those who do benefit rarely recover completely, new approaches for treating this population are urgently needed.

Here we present a method for training people to control a brain area involved in contamination anxiety and for probing the relationship between contamination anxiety and brain connectivity patterns.

Le biofeedback IRMf en temps réel ciblage du cortex orbitofrontal contamination pour l&#39;anxiété

We present a method for training subjects to control activity in a region of their orbitofrontal cortex associated with contamination anxiety using ...

Using Quantitative Real-time PCR to Determine Donor Cell Engraftment in a Competitive Murine Bone Marrow Transplantation Model

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules that regulate HSCs. In these transplant model systems, the function of HSCs is determined by the ability of these cells to engraft and reconstitute lethally irradiated recipient mice. Commonly, the donor cell contribution/engraftment is measured by antibodies to donor- specific cell surface proteins using flow cytometry. However, this method heavily depends on the specificity and the ability of the cell surface marker to differentiate donor-derived cells from recipient-originated cells, which may not be available for all mouse strains. Considering the various backgrounds of genetically modified mouse strains in the market, this cell surface/ flow cytometry-based method has significant limitations especially in mouse strains that lack well-defined surface markers to separate donor cells from congenic recipient cells. Here, we reported a PCR-based technique to determine donor cell engraftment/contribution in transplant recipient mice. We transplanted male donor bone marrow HSCs to lethally irradiated congenic female mice. Peripheral blood samples were collected at different time points post transplantation. Bone marrow samples were obtained at the end of the experiments. Genomic DNA was isolated and the Y chromosome specific gene, Zfy1, was amplified using quantitative Real time PCR. The engraftment of male donor-derived cells in the female recipient mice was calculated against standard curve with known percentage of male vs. female DNAs. Bcl2 was used as a reference gene to normalize the total DNA amount. Our data suggested that this approach reliably determines donor cell engraftment and provides a useful, yet simple method in measuring hematopoietic cell reconstitution in murine bone marrow transplantation models. Our method can be routinely performed in most laboratories because no costly equipment such as flow cytometry is required.

Determining donor cell engraftment presents a challenge in mouse bone marrow transplant models that lack well-defined phenotypical markers. We described a methodology to quantify male donor cell engraftment in female transplant recipient mice. This method can be used in all mouse strains for the study of HSC functions.

Utilisation quantitative PCR en temps réel pour déterminer prise de greffe de donneurs de cellules dans un modèle murin concurrentiel greffe de moelle osseuse

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules ...

Cerebrospinal Fluid MicroRNA Profiling Using Quantitative Real Time PCR

MicroRNAs (miRNAs) constitute a potent layer of gene regulation by guiding RISC to target sites located on mRNAs and, consequently, by modulating their translational repression. Changes in miRNA expression have been shown to be involved in the development of all major complex diseases. Furthermore, recent findings showed that miRNAs can be secreted to the extracellular environment and enter the bloodstream and other body fluids where they can circulate with high stability. The function of such circulating miRNAs remains largely elusive, but systematic high throughput approaches, such as miRNA profiling arrays, have lead to the identification of miRNA signatures in several pathological conditions, including neurodegenerative disorders and several types of cancers. In this context, the identification of miRNA expression profile in the cerebrospinal fluid, as reported in our recent study, makes miRNAs attractive candidates for biomarker analysis.
There are several tools available for profiling microRNAs, such as microarrays, quantitative real-time PCR (qPCR), and deep sequencing. Here, we describe a sensitive method to profile microRNAs in cerebrospinal fluids by quantitative real-time PCR. We used the Exiqon microRNA ready-to-use PCR human panels I and II V2.R, which allows detection of 742 unique human microRNAs. We performed the arrays in triplicate runs and we processed and analyzed data using the GenEx Professional 5 software.
Using this protocol, we have successfully profiled microRNAs in various types of cell lines and primary cells, CSF, plasma, and formalin-fixed paraffin-embedded tissues.

We describe a protocol of real time PCR to profile microRNAs in the cerebrospinal fluid (CSF). With the exception of RNA extraction protocols, the procedure can be extended to RNA extracted from other body fluids, cultured cells, or tissue specimens.

Liquide céphalo-rachidien profilage de microARN Utilisation quantitative PCR en temps réel

MicroRNAs (miRNAs) constitute a potent layer of gene regulation by guiding RISC to target sites located on mRNAs and, consequently, by modulating their ...

Chemotherapy-induced Vascular Toxicity - Real-time In vivo Imaging of Vessel Impairment

Certain classes of chemotherapies may exert acute vascular changes that may progress into long-term conditions that may predispose the patient to an increased risk of vascular morbidity.&#160;Yet, albeit&#160;the mounting clinical evidence, there is a paucity of clear studies of vascular toxicity and therefore the etiology of a heterogeneous group of vascular/cardiovascular disorders remains to be elucidated. Moreover, the mechanism that may underlie vascular toxicity can completely differ from the principles of chemotherapy-induced cardiotoxicity, which is related to direct myocyte injury. We have established a real-time, in vivo molecular imaging platform&#160;to evaluate&#160;the potential&#160;acute&#160;vascular toxicity of anti-cancer therapies.
We have set up a platform of in vivo, high-resolution molecular imaging&#160;in mice,&#160;suitable for visualizing vasculature within confined organs and reference blood vessels within the same individuals whereas each individual serve as its own control. Blood vessel walls were impaired after doxorubicin administration, representing a unique mechanism of vascular toxicity that may be the early event in end-organ injury. Herein, the method of fibered confocal fluorescent microscopy (FCFM) based imaging is described, which provides an innovative mode to understand physiological phenomena at the cellular and sub-cellular levels in animal subjects.

Chemotherapy-induced Vascular Toxicity - Real-time In vivo Imaging of Vessel Impairment

We herein describe the method of fibered confocal fluorescent microscopy (FCFM) based imaging, which provides an innovative mode to understand physiological phenomena at the cellular and sub-cellular levels in animal subjects.

Induits par la chimiothérapie vasculaire Toxicité - en temps réel<em&gt; In vivo</em&gt; Imagerie de déficience navire

Certain classes of chemotherapies may exert acute vascular changes that may progress into long-term conditions that may predispose the patient to an ...

Real-time Cytotoxicity Assays in Human Whole Blood

A live cell-based whole blood cytotoxicity assay (WCA) that allows access to temporal information of the overall cell cytotoxicity is developed with high-throughput cell positioning technology. The targeted tumor cell populations are first preprogrammed to immobilization into an array format, and labeled with green fluorescent cytosolic dyes. Following the cell array formation, antibody drugs are added in combination with human whole blood. Propidium iodide (PI) is then added to assess cell death. The cell array is analyzed with an automatic imaging system. While cytosolic dye labels the targeted tumor cell populations, PI labels the dead tumor cell populations. Thus, the percentage of target cancer cell killing can be quantified by calculating the number of surviving targeted cells to the number of dead targeted cells. With this method, researchers are able to access time-dependent and dose-dependent cell cytotoxicity information. Remarkably, no hazardous radiochemicals are used. The WCA presented here has been tested with lymphoma, leukemia, and solid tumor cell lines. Therefore, WCA allows researchers to assess drug efficacy in a highly relevant ex&#160;vivo condition.

The whole blood cytotoxicity assay (WCA) is a cytotoxicity assay developed by incorporating high-throughput cell positioning technology with fluorescence microscopy and automated image processing. Here, we describe how lymphoma cells treated with an anti-CD20 antibody can be analyzed real-time in human whole blood to provide quantitative cellular cytotoxicity analysis.

En temps réel cytotoxicité dans le sang total humain

A live cell-based whole blood cytotoxicity assay (WCA) that allows access to temporal information of the overall cell cytotoxicity is developed with ...

Video Movement Analysis Using Smartphones (ViMAS): A Pilot Study

The use of smartphones in clinical practice is steadily increasing with the availability of low cost/freely available &#34;apps&#34; that could be used to assess human gait. The primary aim of this manuscript is to test the concurrent validity of kinematic measures recorded by a smartphone application in comparison to a 3D motion capture system in the sagittal plane. The secondary aim was to develop a protocol for clinicians on the set up of the smartphone camera for video movement analysis.
The sagittal plane knee angle was measured during heel strike and toe off events using the smart phone app and a 3D motion-capture system in 32 healthy subjects. Three trials were performed at near (2-m) and far (4-m) smartphone camera distances. The order of the distances was randomized. Regression analysis was performed to estimate the height of the camera based on either the subject&#39;s height or leg length.
Absolute measurement errors were least during toe off (3.12 &#177; 5.44 degrees) compared to heel strike (5.81 &#177; 5.26 degrees). There were significant (p &#60; 0.05) but moderate agreements between the application and 3D motion capture measures of knee angles. There were also no significant (p &#62; 0.05) differences between the absolute measurement errors between the two camera positions. The measurement errors averaged between 3 - 5 degrees during toe off and heel strike events of the gait cycle.
The use of smartphone apps can be a useful tool in the clinic for performing gait or human movement analysis. Further studies are needed to establish the accuracy in measuring movements of the upper extremity and trunk.

Video Movement Analysis Using Smartphones ViMAS: A Pilot Study

This manuscript describes the method to test the concurrent validity of kinematic measures recorded by the smartphone application in comparison to a 3D motion capture system in the sagittal plane. This protocol will enable clinicians to set up smartphones for video capture of human movement.

Analyse vidéo Mouvement Utilisation Smartphones (VIMAS): une étude pilote

The use of smartphones in clinical practice is steadily increasing with the availability of low cost/freely available &#34;apps&#34; that could be used to ...

3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS images are constructed from calibrated freehand 2D B-mode ultrasound images, which are positioned into a voxel array. Ultrasound (US) imaging allows quantification of muscle size, fascicle length, and angle of pennation. These morphological variables are important determinants of muscle force and length range of force exertion. The presented protocol describes an approach to determine volume and fascicle length of m.&#160;vastus lateralis and m.&#160;gastrocnemius medialis. 3DUS facilitates standardization using 3D anatomical references. This approach provides a fast and cost-effective approach for quantifying 3D morphology in skeletal muscles. In healthcare and sports, information on the morphometry of muscles is very valuable in diagnostics and/or follow-up evaluations after treatment or training.

3D ultrasound imaging (3DUS) allows fast and cost-effective morphometry of musculoskeletal tissues. We present a protocol to measure muscle volume and fascicle length using 3DUS.

L’échographie 3D : morphométrie rapide et rentable des tissus musculo-squelettiques

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS ...

Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any potential therapeutic approach directed against acute left ventricular (LV) dysfunction. Current imaging modalities (e.g., echocardiography and magnetic resonance imaging) have several limitations since data on LV pressure cannot directly be measured. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion could serve as a novel method for a real-time evaluation of LV function.
At the beginning of the procedure, mice were anesthetized followed by endotracheal intubation. For LV catheterization, the right carotid artery was exposed via middle-neck incision. The catheter was introduced and placed into the LV cavity. Left thoracotomy was conducted and the left main coronary artery (LCA) was ligated. To induce reperfusion, the suture was released after 45 min. Pressure-volume data was recorded at all times.
Ligation of the LCA caused a decrease in LV systolic function as evidenced by a 30% reduction in stroke volume, LV ejection fraction (EF), and cardiac output. Maximum dP/dt as a parameter for LV contractility was also significantly reduced and diastolic function was severely impaired (minimum dP/dt -40%). Reperfusion over a period of 20 min did not lead to a complete recovery of LV function.
Real-time pressure-volume analysis served as a valid procedure for monitoring cardiac function during acute myocardial infarction in mice. Maintaining stable anesthesia and a standardized surgical approach was crucial to ensure valid results. As the early phase of acute myocardial infarction is critical for morbidity and mortality, the delineated method could be beneficial for preclinical evaluation of new strategies for cardioprotection.

Acute myocardial infarction in mice induces acute but incompletely characterized changes in left ventricular (LV) function. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion serves as a novel method for a real-time evaluation of LV function.

Analyse en temps réel la pression-volume de l’infarctus aigu du myocarde chez la souris

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any ...

Bio-energetics Investigation of Candida albicans Using Real-time Extracellular Flux Analysis

Mitochondria are essential organelles for the cellular metabolism and survival. A variety of key events take place in mitochondria, such as cellular respiration, oxidative metabolism, signal transduction, and apoptosis. Consequently, mitochondrial dysfunction is reported to play an important role in the antifungal drug tolerance and virulence of pathogenic fungi. Recent data have also led to the recognition of the importance of the mitochondria as an important contributor to fungal pathogenesis. Despite the importance of the mitochondria in fungal biology, standardized methods to understand its function are poorly developed. Here, we present a procedure to study the basal oxygen consumption rate (OCR), a measure of mitochondrial respiration, and extracellular acidification rates (ECAR), a measure of glycolytic function in C. albicans strains. The method described herein can be applied to any Candidaspp. strains without the need to purify mitochondria from the intact fungal cells. Furthermore, this protocol can also be customized to screen for inhibitors of mitochondrial function in C. albicans strains.

Bio-energetics Investigation of Candida albicans Using Real-time Extracellular Flux Analysis

Here, we present a stepwise protocol to investigate the mitochondrial respiration and glycolytic function in Candida Albicans using an extra flux analyzer.

Enquête bio-énergétique en temps réel à l’aide de Candida albicans analyse extracellulaire de Flux

Mitochondria are essential organelles for the cellular metabolism and survival. A variety of key events take place in mitochondria, such as cellular ...