SN et AGZ ont été pris en charge par les fonds de Virtualab PON 01-01297.

Déclaration éthique Pour étudier comment les stimuli sensoriels sont représentés par l&#39;activité neuronale, il n&#39;existe pas d&#39;alternative à l&#39;utilisation des animaux et l&#39;utilisation d&#39;une approche in vivo. Tous les animaux ont été traités selon les lois italiennes et européennes sur le traitement des animaux dans la recherche scientifique (Comité de bioéthique italien, le décret-loi sur le traitement des animaux dans la recherche 27 Jan 1992, n ° 116). Le Conseil national de recherches, où les expériences ont été réalisées, adhère au Comité international sur la science des animaux (ICLAS) au nom de la organismes culturels des Nations Unies pour l&#39;éducation, la science et la culture (UNESCO), le Conseil des organisations internationales des sciences médicales (CIOMS ) et l&#39;Union internationale des sciences biologiques (UISB). Par conséquent, aucune approbation spécifique au protocole a été nécessaire. L&#39;approbation du Ministère de la Santé est classé comme &quot;Biella 1, 3/2011&quot; dans les fichiers de la Commission d&#39;éthique de laUniversité de Milan. Une. Préparation des animaux expérimentaux <ol><li> Sélectionnez les rats mâles d&#39;environ 300-400 g en taille. </li><li> Anesthésier les rats pour la préparation expérimentale. <ol><li> Injecter par voie intrapéritonéale d&#39;une solution barbiturique (pentobarbital, 50 mg / kg pour l&#39;induction, 10 mg / kg pour la maintenance). </li><li> Vérifiez le niveau d&#39;anesthésie par seuil bas et seuil haut stimuli mécaniques sur une patte veiller à ce qu&#39;aucun retrait réflexe se produit. </li><li> Préparer la peau du crâne par le rasage de la voûte crânienne précision et ensuite faire une incision pour exposer la surface du crâne. </li><li> Cathétériser la trachée, en une canule trachéale (de diamètre intérieur de 2 mm et de diamètre extérieur de 2,5 mm) le fixant par ligature chirurgicale autour de la trachée-artère elle-même. </li><li> Latéralement au segment d&#39;exposer la trachée et la veine jugulaire cathétériser elle l&#39;insertion d&#39;une canule (PE10) reliée à une seringue de fixation par ligature chirurgicale autour de la cuve. </li></ol></li><li> Montez le rat sur un appareil stéréotaxique. <ol><li> Fixer le corps de rat et le placer dans une position couchée. </li><li> Fixez la tête par des barres de l&#39;oreille et de bloquer le museau. Mettre une ou deux gouttes d&#39;anesthésique local (lidocaïne) dans l&#39;oreille du rat avant de placer les barres de l&#39;oreille. </li></ol></li><li> Réguler la température de la plaquette stéréotaxique par un coussin chauffant commandé électroniquement, en maintenant la température à 37,5 ° C. </li><li> Connectez le tube trachéal à l&#39;appareil d&#39;anesthésie respiratoire. <ol><li> Réglez l&#39;appareil d&#39;anesthésie respiratoire à 1 coup / s fournissant isoflurane (2,5% 0,4-0,8 L / min) et O 2 (0,15-0,2 L / min). </li></ol></li><li> Nettoyez soigneusement la voûte crânienne par un antiseptique topique de povidone-iode. </li><li> Prenez un scalpel stérile et couper longitudinalement sur la ligne médiane de la base du museau à l&#39;angle de l&#39;os occipital. <ol><li> Diverger les frontières de la plaie par un écarteur et les fixer par deux petites pinces cocker appliqué to les frontières de la plaie. </li><li> Identifier le périoste en pointant une lumière sur une voûte crânienne observant la surface translucide. Grattez soigneusement la voûte osseuse enlever le périoste et l&#39;exposition de la surface de l&#39;os. </li><li> Fournir l&#39;hémostase avec un coton-tige ou d&#39;une éponge chirurgicale sur la surface de l&#39;os si hémorragies focales apparaissent sur l&#39;os. </li></ol></li><li> Avec un stylo à pointe fine, identifier le point bregma stéréotaxique au point des suturas sagittal et coronal croix. <ol><li> Sous la commande du microscope chirurgical, identifier la zone stéréotaxique (S1HL) recouvrant le cortex somatosensoriel controlatérale à la patte postérieure utilisé pour l&#39;expérience (bregma, AP -0,5 à 1,2 mm, LL -2,3 à 2,5 mm). </li></ol></li><li> Avec un stylo à pointe fine dessiner le périmètre carré délimitant le trou à percer. <ol><li> Percez un trou de 9 mm 2 sur le carré bleu précédemment identifié enlever des carreaux d&#39;os. </li><li> Nettoyez et absorber saignements osseux potentiels. </li&gt; <li> Retirez délicatement la dure-mère et couvrir la surface corticale avec une éponge imbibée chirurgicale dans le liquide céphalorachidien artificiel maintenu à 37,5 ° C. </li></ol></li><li> Fixer la matrice d&#39;électrodes à un support relié à un micromanipulateur électronique. <ol><li> Connectez la tête de la matrice au préamplificateur par un microconnecteur. </li><li> Conduire manuellement la matrice d&#39;électrodes (sous le contrôle du microscope chirurgical) jusqu&#39;à la surface corticale (sans le toucher). </li><li> Allumez les amplificateurs avec signal sonore. </li><li> Conduire, par la commande électronique, la matrice d&#39;électrodes de toucher la surface corticale jusqu&#39;à ce que le contact est atteint, signalée par un bruit changement son clair. </li><li> Tirer vers le bas la matrice d&#39;électrodes par des étapes de contrôle électronique (2 um / étape) jusqu&#39;à une profondeur de 350 à 400 um est atteint (couche corticale IV). </li><li> Vérifiez la réactivité des neurones par touches légères sur la patte postérieure controlatérale. </li><li>Ajustez la profondeur de quelques autres mesures jusqu&#39;à ce qu&#39;une réponse claire de dopage est observée. </li><li> Paralyser le rat par thriethiodide de Gallamine intraveineuse (20 mg / kg / h). Utilisez doses réfractées à travers l&#39;expérience de maintenir des niveaux de curarisation (0,2 ml / 1 hr). </li></ol></li></ol> 2. Traitement du signal <ol><li> Régler le filtre passe-bande de logiciel à [0,1 6000] Hz. <ol><li> Enregistrer les signaux neuronaux de la 8 canaux matrice de microélectrodes échantillonné à 32 kHz. </li></ol></li><li> Après la fin de l&#39;acquisition, exporter les signaux enregistrés dans un format binaire approprié pour le post-traitement. <ol><li> Effectuez la procédure de pic de tri à l&#39;aide de la boîte à outils Wave_clus 11. </li></ol></li></ol> 3. Fabrication et configuration de l&#39;appareil de stimulation <ol><li> Monter une tige de cactus (avec la pointe émoussée) perpendiculairement à la surface d&#39;un milieu de gamme haut-parleur collage la base de la tige au bouchon. </li><li> Programme uneun microcontrôleur pour fournir des impulsions de tension à un circuit d&#39;attaque pour le haut-parleur. <ol><li> Programmer le microcontrôleur pour fournir deux impulsions paires de courant à chaque seconde (voir figure 1C). </li></ol></li><li> Assemblez le haut-parleur et le micro à l&#39;aide d&#39;un L293D h-pont avec des composants passifs de base (voir la figure 1A). </li><li> Connectez le microcontrôleur à une batterie de 12 V rechargeable. </li></ol> 4. Protocole de stimulation <ol><li> Collez la face dorsale de l&#39;arrière-patte à un cadre solide, exposant la surface palmaire et d&#39;éviter les torsions articulaires. </li><li> Placez l&#39;extrémité du dispositif de stimulation sur la position des membres / patte souhaitée. </li><li> Allumez l&#39;appareil de stimulation. </li></ol> Étapes hors ligne: 5. Évaluation des réponses transitoire <ol><li> Pour chaque neurone enregistré, calculer l&#39;information mutuelle de Shannon (MI) du stimulus évoqué l&#39;activité de dopage (stimulus catégorie est soit 1, stimulus, ou 0, aucun stimulus). <ol><li> Estimer la probabilité de réponse conditionnelle p (r | s) où s représente la catégorie de stimulus et r représente le nombre de pics émis à l&#39;intérieur d&#39;une fenêtre de temps fixe. </li><li> Corriger l&#39;estimation MI en utilisant la procédure de brassage décrit 9. </li></ol></li></ol> 6. Évaluation des réponses LFP <ol><li> Filtrage du signal enregistré dans la plage de fréquences [0,1 100] Hz afin d&#39;obtenir le signal LFP </li><li> Calculer LFPSNR, une mesure de la LFP réactivité, comme expliqué dans la référence 10. </li></ol> 7. Estimation du modèle <ol><li> Générer un modèle de la forme <img alt="" fo:content-width="2in" height="24" src="/files/ftp_upload/50941/50941eq1.jpg" width="155" /> où les arguments x représentent les trois caractéristiques différentes LFP (x 1 la LFP se, &lt;<html> em&gt; x 2 et x son dérivé 3 la phase de Hilbert de son dérivé) et F est exprimée comme suit <img alt="" fo:content-width="2in" height="57" src="/files/ftp_upload/50941/50941eq2.jpg" width="187" /> les coefficients g sont des poids d&#39;une combinaison linéaire et f est un opérateur qui prend soit la valeur absolue, de la puissance ou de la valeur d&#39;origine de chaque x i. </li><li> Utilisez l&#39;algorithme NSGAII pour estimer les paramètres du modèle et les opérateurs en utilisant les trois objets suivants: i) un local, base essai à essai, mesure de l&#39;ajustement <img alt="" fo:content-width="2in" height="40" src="/files/ftp_upload/50941/50941eq3.jpg" width="149" /> , Où N et N sp r représentent respectivement les pointes ensemble comptent et la longueur du vecteur de réponse, ii) une mesure globale de l&#39;ajustement sur ​​la base de la moyenne des réponsesad/50941/50941eq4.jpg &quot;width =&quot; 205 &quot;/&gt; où N resp représente la longueur de la réponse moyenne; iii) une mesure de la complexité du modèle (voir aussi) 10 <img alt="" fo:content-width="2in" height="23" src="/files/ftp_upload/50941/50941eq5.jpg" width="161" /> . </li></ol> 8. Confirmation histologique <ol><li> Sacrifiez le rat. <ol><li> A la fin des enregistrements expérimentaux, mettre l&#39;animal sous anesthésie profonde gazeuse (isoflurane 2%, 4 L / min) et injecter par voie intraveineuse une surdose de barbituriques (&gt; 50 mg / kg, le pentobarbital). </li><li> Attendez l&#39;arrêt cardiaque. </li><li> Démontez le rat de l&#39;appareil de stéréotaxie </li></ol></li><li> Perfusion. <ol><li> Placer le rat s&#39;étendant au-dessus d&#39;une grille sur un bassin pour collecter le sang et les fluides à partir de la perfusion. </li><li> Ouvrez le thorax en disséquant le sternum séparant des insertions des côtes. </li><li> Bloquer le processus xiphoïde du sternum avec une pince de cocker et cr renversementanially le sternum et les côtes divaricate sur le cœur. </li><li> Identifier le ventricule gauche et l&#39;oreillette droite, placer une aiguille à pointe neuf de calibre émoussé (relié à la canule de perfusion) dans le ventricule et ouvrir avec des ciseaux fins chirurgicales de l&#39;oreillette droite. </li><li> Commencer la perfusion de froid (4 ° C) une solution physiologique hépariné (250 ml), suivi par la perfusion d&#39;une solution de formaline à 4% (250 ml). </li></ol></li><li> Extraire le cerveau du crâne par l&#39;ouverture de la voûte du crâne avec une pince appropriés et placer le cerveau dans une solution de formol à 10%. </li><li> Après une semaine, la préparation des coupes histologiques par un microtome (10 um d&#39;épaisseur d&#39;). </li><li> Colorer les sections cerveau frontal et sagittal avec une solution de crésyl violet. </li></ol>

<ol>
	<li>Pesaran, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uncovering+the+Mysterious+Origins+of+Local+Field+Potentials.">Uncovering the Mysterious Origins of Local Field Potentials.</a> Neuron. 61 (1-2), (2009).</li><li>Delmas, P., Hao, J., Rodat-Despoix, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Mechanisms+of+Mechanotrasduction+in+Mammalian+Sensory+Neurons.">Molecular Mechanisms of Mechanotrasduction in Mammalian Sensory Neurons.</a> Nat. Rev. Neurosci. 12, 139-153 (2011).</li><li>Rasch, M. J., Gretton, A., Murayama, Y., Maass, W., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inferring+spike+trains+from+local+field+potentials.">Inferring spike trains from local field potentials.</a> J. Neurophys. 99 (3), 1461-1476 (2008).</li><li>Galindo-Leon, E. E., Liu, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+stimulus-locked+single+unit+spiking+from+cortical+local+field+potentials.">Predicting stimulus-locked single unit spiking from cortical local field potentials.</a> J. Comput. Neurosci. 29 (3), 581-597 (2010).</li><li>Theunissen, F. E., David, S. V., Singh, N. C., Hsu, A., Vinje, W. E., Gallant, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+spatio-temporal+receptive+fields+of+auditory+and+visual+neurons+from+their+responses+to+natural+stimuli.">Estimating spatio-temporal receptive fields of auditory and visual neurons from their responses to natural stimuli.</a> Network. 12 (3), 289 (2001).</li><li>Victor, J. D., Purpura, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metric-space+analysis+of+spike+trains:+theory,+algorithms,+and+application.">Metric-space analysis of spike trains: theory, algorithms, and application.</a> Network. 8, 127-164 (1997).</li><li>Foffani, G., Chapin, J. K., Moxon, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+Role+of+Large+Receptive+Fields+in+the+Primary+Somatosensory+Cortex.">Computational Role of Large Receptive Fields in the Primary Somatosensory Cortex.</a> J. Neurophysiol. 100 (1), 268-280 (2008).</li><li>Panzeri, S., Senatore, R., Montemurro, M. A., Petersen, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correcting+for+the+sampling+bias+problem+in+spike+train+information+measures.">Correcting for the sampling bias problem in spike train information measures.</a> J. Neurophysiol. 98, 1064-1072 (2007).</li><li>Storchi, R., Zippo, A. G., Caramenti, G. C., Valente, M., Biella, G. E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+Spike+Occurrence+and+Neuronal+Responsiveness+from+LFPs+in+Primary+Somatosensory+Cortex.">Predicting Spike Occurrence and Neuronal Responsiveness from LFPs in Primary Somatosensory Cortex.</a> PLoS ONE. 7 (5), (2012).</li><li>Quiroga, R. Q., Nadasdy, Z., Ben-Shaul, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unsupervised+Spike+Detection+and+Sorting+with+Wavelets+and+Superparamagnetic+Clustering.">Unsupervised Spike Detection and Sorting with Wavelets and Superparamagnetic Clustering.</a> Neural Comput. 16, 1661-1687 (2004).</li><li>Deb, K., Agrawal, A., Pratab, A., Meyarivan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fast+elitist+non-dominated+sorting+genetic+algorithm+for+multi-objective+optimization:+NSGA-II+IEEE.">A fast elitist non-dominated sorting genetic algorithm for multi-objective optimization: NSGA-II IEEE.</a> Trans. Evol. Comput. 6 (2), 181-197 (2000).</li></ol>

Les auteurs déclarent aucun intérêt financier concurrents.

Ce travail d&#39;abord présenté une nouvelle, simple et à faible coût dispositif permettant de fournir des stimuli sensoriels ponctuelles rapides et dans l&#39;espace. Ensuite, une impulsion appariée protocole de stimulation aléatoire et un ensemble d&#39;analyses informatiques ont été validés. L&#39;objectif général était d&#39;établir un cadre pour l&#39;estimation des relations LFP-pic dans les enregistrements électrophysiologiques pendant la stimulation tactile. Le disposit...

Dans le contexte du traitement de signal de la réponse impulsionnelle fournit une caractérisation fondamentale du comportement d&#39;un système dynamique. Bien que le stimulus impulsion idéale n&#39;est pratiquement pas réalisable, il est possible d&#39;obtenir une approximation raisonnable de celle-ci à l&#39;aide d&#39;un élément d&#39;actionnement qui génère des déplacements à haute fréquence. Ce type de stimulation tactile vibratoire lumière est connu pour cibler à la fois la peau en profondeur (par exemple, de répondre rapidement, l&#39;adaptation rapide corpuscules de Pacini) 2 et les récepteurs superficiels (par exemple bas-seuil adaptation lente structures discoïdes Merkel) 2. Dispositifs de stimulation actuels, les actionneurs piézoélectriques, principalement sont facturés avec un certain nombre d&#39;inconvénients, pas moins de résonances et de petits déplacements. Pour remédier à ces défauts, une alternative mise en œuvre de la stimulation par impulsions, est proposé en utilisant une pointe émoussée (une pointe de cactus lissée dans notre cas) à la verticalemonté sur le centre de la membrane d&#39;un haut-parleur conique de milieu de gamme. Ceci offre l&#39;avantage de déplacements plus grands et plus large spectre de fréquences. Une application efficace d&#39;un tel dispositif était l&#39;étude du problème neurophysiologique pertinente de la LFP à pointes dépendance. En raison de l&#39;association temporelle subtil entre ces événements électriques d&#39;un dispositif finement régulé est nécessaire pour fournir des stimuli périphériques. Les stimuli ont dû être aussi rapide et spatialement sélective que possible afin de réduire le &quot;bruit de fond&quot; et aiguiser les signaux d&#39;intérêt. A cette fin, le dispositif de stimulation et le protocole de livraison de stimulation ont été optimisées conjointement pour la tâche. Dans cet article, nous décrivons la technique et présentons quelques résultats représentatifs. Un protocole de stimulation sur la base des impulsions appariées randomisés a été conçu et optimisé pour éviter l&#39;accoutumance. Ce protocole offre l&#39;avantage de paire classiqueed impulsions et réduit la possibilité de blocage parasite entre les stimuli et des éclats périodiques spontanées de l&#39;activité neuronale. En utilisant cette étude randomisée impulsion jumelé il a été possible d&#39;obtenir des réponses de la LFP et pointes rapides et fiables et à capturer la particularité de ces réponses liées à la dépendance des deux LFP et des pointes sur l&#39;histoire de la stimulation. En effet, à partir des réponses premières LFP, un ensemble de trois LFP dispose (la LFP elle-même, la LFP dérivée première et la phase de la première dérivée) fortement en corrélation avec la réponse moyenne de pointe, a également été extrait. Peu de méthodes ont été proposées pour s&#39;adapter à des modèles qui permettent de prévoir les pics de 3,4 LFP. En général, un point critique du processus d&#39;ajustement de modèle, commune également à la prévision de l&#39;événement de pointe à partir du signal de relance, est constitué par le choix approprié de la fonction objectif à maximiser / minimiser. Alors que toute une gamme de fonctions objectif a été de proposerd (par exemple, la corrélation et la cohérence) 5 aucune de ces capture conjointement toute la complexité des réponses à pointes. Par conséquent, un cadre roman basé sur l&#39;optimisation multi-objectif est en place. Nous montrons que l&#39;utilisation de la proposition élaborée et ce cadre de calcul, il est possible d&#39;estimer un ensemble de modèles de prévision basé sur une forte LFP à pic relations.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1204">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Microstepper</td>
			<td style="width:348px;">AB Transvertex (Stockholm, Sweden)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:424px;">The microstepper used to pull down the electrode matrix</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">32 channels Cheetah System</td>
			<td style="width:348px;">Neuralynx (MT, USA)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The electrophysiological recording system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">L293D h-bridge</td>
			<td style="width:348px;">RS Components (Cinisello Balsamo, Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The bridge used to connect the microcontroller to the speaker</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">H21A3 Optical Interrupter Switch</td>
			<td style="width:348px;">Fairchild Semiconductor Corporation (San Jose, California)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The phototransistor used to estabilish the tip displacement</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Arduino Uno</td>
			<td style="width:348px;">Arduino (Duemilanove, Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The microcontroller used to deliver current pulse to the speaker</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Microelectrode Matrices GB1</td>
			<td style="width:348px;">FHC</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Isoflurane</td>
			<td style="width:348px;">Rhodia Organique Fine Ltd.</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The anaestetic used to prepare animals</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Stereotaxic apparatus</td>
			<td style="width:348px;">Narishighe (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Sprague-Dawley male rats</td>
			<td style="width:348px;">Charles River (Calco, LC, Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Gallamine thriethiodide</td>
			<td style="width:348px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The compound used to curarize the animals</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Cresyl violet</td>
			<td style="width:348px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Topical antiseptics (Betadine 10%)</td>
			<td style="width:348px;">Meda Pharma (Milanm Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Heparine</td>
			<td style="width:348px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">Formaldehyde</td>
			<td style="width:348px;">Carlo Erba Reagents (Pomigliano Milanese, Milan, Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple stimulatory device for evoking point-like tactile stimuli: a searchlight for lfp to spike transitions

La recherche neurophysiologique actuelle a pour but de développer des méthodes pour étudier la voie de signal entre les neurones, notamment dans les transitions de pointes au champ potentiels locaux (LFP) et de LFPs à pointes. LFP ont une dépendance complexe sur l&#39;activité de pointe et leur relation est encore mal compris 1. L&#39;élucidation de ces relations de signal serait utile à la fois pour le diagnostic clinique (par exemple, les paradigmes de stimulation pour la stimulation cérébrale profonde) et pour une compréhension plus profonde des stratégies de codage neural dans des conditions normales et pathologiques (par exemple, l&#39;épilepsie, la maladie de Parkinson, la douleur chronique). Dans ce but, il faut résoudre les problèmes techniques liés aux dispositifs de stimulation, les paradigmes de stimulation et des analyses informatiques. Par conséquent, un dispositif de stimulation sur mesure a été développé afin de fournir des stimuli bien réglementés dans l&#39;espace et le temps qui ne subissent pas de résonance mécanique. Par la suite,comme un exemple, un ensemble de relations LFP-pointes fiables a été extrait. La performance de l&#39;appareil a été étudié par des enregistrements extracellulaires, pointes conjointement et réponses LFP aux stimuli appliqués, de la rat cortex somatosensoriel primaire. Ensuite, au moyen d&#39;une stratégie d&#39;optimisation multi-objectif, un modèle prédictif de survenue transitoire basée sur LFP a été estimé. L&#39;application de ce modèle montre que le dispositif est adapté de manière adéquate pour fournir une stimulation tactile de haute fréquence, supérieure actionneurs piézo-électriques communs. Comme une preuve de l&#39;efficacité de l&#39;appareil, les résultats suivants ont été présentés: 1) le calendrier et la fiabilité des réponses LFP correspondent bien les réponses à pointes, 2) LFP sont sensibles à l&#39;histoire de la stimulation et de capturer non seulement la réponse moyenne, mais aussi la procès-à-la-montre des fluctuations de l&#39;activité de pointe et, enfin, 3) à l&#39;aide de la LFP signal, il est possible d&#39;estimer une fourchette of modèles de prévision qui capturent les différents aspects de l&#39;activité de pointe.

Astuce caractéristiques d&#39;excursion Afin de caractériser les propriétés dynamiques du dispositif de stimulation proposée, une série d&#39;expériences a été mis en place. Un dispositif spécifique qui est constitué d&#39;un arséniure de gallium diode infrarouge couplé à un phototransistor en silicium électroluminescent a été utilisé pour évaluer le déplacement de la pointe, la durée de déplacement et les retards de déplacements possibles. Au moyen de ce commutateur de c...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple Stimulatory Device for Evoking Point-like Tactile Stimuli: A Searchlight for LFP to Spike Transitions at JoVE.com

A Simple Stimulatory Device for Evoking Point-like Tactile Stimuli: A Searchlight for LFP to Spike Transitions

Pour élucider la transition complexe de champs potentiels locaux (LFP) à pointes un stimulateur adapté à des stimuli périphériques mécaniques légères a été construit. Comme application, les activités de dopage enregistrés à partir de cortex somatosensoriel ont été analysés par une stratégie d&#39;optimisation multi-objectif. Les résultats ont démontré que le stimulateur a été proposé en mesure de fournir des stimuli tactiles avec milliseconde et millimétrique précisions.

Un appareil simple pour Stimulatory Evoquant point comme stimuli tactiles: un projecteur pour LFP à Spike Transitions

Current neurophysiological research has the aim to develop methodologies to investigate the signal route from neuron to neuron, namely in the transitions ...

a-simple-stimulatory-device-for-evoking-point-like-tactile-stimuli

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Neuroscience

Unit 1

Linear Time- Invariant Systems

SCIENTISTS IN ACTION

9.8K vues.  National Research Council.  Pour élucider la transition complexe de champs potentiels locaux (LFP) à pointes un stimulateur adapté à des stimuli périphériques mécaniques légères a été construit. Comme application, les activités de dopage enregistrés à partir de cortex somatosensoriel ont été analysés par une stratégie d'optimisation multi-objectif. Les résultats ont démontré que le stimulateur a été proposé en mesure de fournir des stimuli tactiles avec milliseconde et m...

Vidéo: A Simple Stimulatory Device for Evoking Point-like Tactile Stimuli: A Searchlight for LFP to Spike Transitions

A Simple Composite Phenotype Scoring System for Evaluating Mouse Models of Cerebellar Ataxia

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously published phenotype assessments in several disease models, including spinocerebellar ataxias, Huntington s disease and spinobulbar muscular atrophy. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. Each measure is recorded on a scale of 0-3, with a combined total of 0-12 for all four measures. The results effectively discriminate between affected and non-affected individuals, while also quantifying the temporal progression of neurodegenerative disease phenotypes. Measures may be analyzed individually or combined into a composite phenotype score for greater statistical power. The ideal combination of the four described measures will depend upon the disorder in question. We present an example of the protocol used to assess disease severity in a transgenic mouse model of spinocerebellar ataxia type 7 (SCA7).
Albert R. La Spada and Gwenn A. Garden contributed to this manuscript equally.

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebellar ataxia. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. This protocol effectively discriminates between affected and non-affected individuals, and detects the progression of affected individuals over time.

Un simple système de notation composite phénotype pour l&#39;évaluation des modèles murins de l&#39;ataxie cérébelleuse

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously ...

Recherche

Neurosciences

The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended upon this work to develop a simple quantitative measure of forepaw dexterity that is sensitive to lateralized impairments and age-dependent changes. Rodents learn skillful forepaw and digit movements to manage thin pasta pieces, which they eagerly consume. We have previously described methods for quantifying vermicelli handling in rats and showed that the measures are very sensitive to forelimb impairments resulting from unilateral ischemic lesions, middle cerebral artery occlusions and unilateral striatal dopamine depletion [Allred, R.P., Adkins, D.L., Woodlee, M.T., Husbands, L.C., Maldonado M.A., Kane, J.R., Schallert, T. &amp; Jones, T.A. The Vermicelli Handling Test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J. Neurosci. Methods 170, 229-244 (2008)]. Here we present a more detailed protocol for this test in rats and compare it with a newly developed version for mice, the Capellini Handling Test. Rats and mice are videotaped while handling short lengths of uncooked vermicelli or capellini pasta, respectively, with a camera positioned to optimize the view of paw movements. Slow motion video playback allows for the identification of forepaw adjustments, defined as any distinct removal and replacement of the paw, or of any number of digits, on the pasta piece after eating commences. Forepaw adjustments per piece are averaged over trials per each testing session. Repeated testing permits sensitive quantitative analysis of changes in forepaw dexterity over time. Protocols for pre-testing habituation and handling practice, as well as procedures for characterizing atypical handling patterns, are described. Because rats and mice perform the pasta handling tests slightly differently, species-specific differences in administration and scoring of these tests are highlighted. All animal use was in accordance with protocols approved by the University of Texas at Austin Animal Care and Use Committee.

The Vermicelli and Capellini Handling Tests of forepaw dexterity take advantage of the natural inclination of rodents to manipulate food items using skillful forepaw and digit movements. Animals are videotaped while handling short strands of uncooked dry pasta. Slow motion video playback allows for the quantification of forepaw adjustments.

Les vermicelles et tests de manipulation Capellini: Simple mesures quantitatives de la fonction patte habile dans les rats et les souris

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic fields. These rapidly alternating fields induce electrical currents within localized, targeted regions of the cortex which are associated with various physiological and functional brain changes.1,2,3
In 2007, O'Reardon et al., utilizing the NeuroStar device, published the results of an industry-sponsored, multisite, randomized, sham-stimulation controlled clinical trial in which 301 patients with major depression, who had previously failed to respond to at least one adequate antidepressant treatment trial, underwent either active or sham TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The patients, who were medication-free at the time of the study, received TMS five times per week over 4-6 weeks.4
The results demonstrated that a sub-population of patients (those who were relatively less resistant to medication, having failed not more than two good pharmacologic trials) showed a statistically significant improvement on the Montgomery-Asberg Depression Scale (MADRS), the Hamilton Depression Rating Scale (HAMD), and various other outcome measures. In October 2008, supported by these and other similar results5,6,7, Neuronetics obtained the first and only Food and Drug Administration (FDA) approval for the clinical treatment of a specific form of medication-refractory depression using a TMS Therapy device (FDA approval K061053).
In this paper, we will explore the specified FDA approved NeuroStar depression treatment protocol (to be administered only under prescription and by a licensed medical profession in either an in- or outpatient setting).

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the FDA approved depression treatment protocol using the Neuronetics NeuroStar TMS device.

Le dispositif NeuroStar TMS: Mener la FDA a approuvé protocole pour le traitement de la dépression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

A Simple Way to Measure Ethanol Sensitivity in Flies

Low doses of ethanol cause flies to become hyperactive, while high doses are sedating. The sensitivity to ethanol-induced sedation of a given fly strain is correlated with that strain s ethanol preference, and therefore sedation is a highly relevant measure to study the genetics of alcohol responses and drinking. We demonstrate a simple way to expose flies to ethanol and measure its intoxicating effects. The assay we describe can determine acute sensitivity, as well as ethanol tolerance induced by repeat exposure. It does not require a technically involved setup, and can therefore be applied in any laboratory with basic fly culture tools.

A simple assay to measure the sedating effects of ethanol on Drosophila flies, based on the loss of righting reflex, is described.

Une façon simple de mesurer la sensibilité d&#39;éthanol dans les mouches

Low doses of ethanol cause flies to become hyperactive, while high doses are sedating. The sensitivity to ethanol-induced sedation of a given fly strain ...

Ex utero Electroporation and Whole Hemisphere Explants: A Simple Experimental Method for Studies of Early Cortical Development

Cortical development involves complex interactions between neurons and non-neuronal elements including precursor cells, blood vessels, meninges and associated extracellular matrix. Because they provide a suitable organotypic environment, cortical slice explants are often used to investigate those interactions that control neuronal differentiation and development. Although beneficial, the slice explant model can suffer from drawbacks including aberrant cellular lamination and migration. Here we report a whole cerebral hemisphere explant system for studies of early cortical development that is easier to prepare than cortical slices and shows consistent organotypic migration and lamination. In this model system, early lamination and migration patterns proceed normally for a period of two days in vitro, including the period of preplate splitting, during which prospective cortical layer six forms. We then developed an ex utero electroporation (EUEP) approach that achieves ~80% success in targeting GFP expression to neurons developing in the dorsal medial cortex.
The whole hemisphere explant model makes early cortical development accessible for electroporation, pharmacological intervention and live imaging approaches. This method avoids the survival surgery required of in utero electroporation (IUEP) approaches while improving both transfection and areal targeting consistency. This method will facilitate experimental studies of neuronal proliferation, migration and differentiation.

Ex utero Electroporation and Whole Hemisphere Explants: A Simple Experimental Method for Studies of Early Cortical Development

This protocol describes an improved explant procedure that involves ex utero electroporation, dissection and culture of entire cerebral hemispheres from the embryonic mouse. The preparation facilitates pharmacological studies and assays of gene function during early cortical development.

Ex utero électroporation et explants hémisphère: Une méthode simple expérimental pour les études du développement cortical précoce

Cortical development involves complex interactions between neurons and non-neuronal elements including precursor cells, blood vessels, meninges and ...

Visualizing the Effects of a Positive Early Experience, Tactile Stimulation, on Dendritic Morphology and Synaptic Connectivity with Golgi-Cox Staining

To generate longer-term changes in behavior, experiences must be producing stable changes in neuronal morphology and synaptic connectivity. Tactile stimulation is a positive early experience that mimics maternal licking and grooming in the rat. Exposing rat pups to this positive experience can be completed easily and cost-effectively by using highly accessible materials such as a household duster. Using a cross-litter design, pups are either stroked or left undisturbed, for 15 min, three times per day throughout the perinatal period. To measure the neuroplastic changes related to this positive early experience, Golgi-Cox staining of brain tissue is utilized. Owing to the fact that Golgi-Cox impregnation stains a discrete number of neurons rather than all of the cells, staining of the rodent brain with Golgi-Cox solution permits the visualization of entire neuronal elements, including the cell body, dendrites, axons, and dendritic spines. The staining procedure is carried out over several days and requires that the researcher pay close attention to detail. However, once staining is completed, the entire brain has been impregnated and can be preserved indefinitely for ongoing analysis. Therefore, Golgi-Cox staining is a valuable resource for studying experience-dependent plasticity.

This paper describes the procedures for tactile stimulation of rat pups and subsequent Golgi-Cox staining of neuronal morphology. Tactile stimulation is a positive experience that is administered in the perinatal period by stroking pups with a household duster. Golgi-cox staining is a reliable procedure permitting the visualization of entire neurons.

Visualiser les effets d&#39;une expérience précoce positive, tactile stimulation, sur dendritiques Morphologie et Synaptic connectivité avec Golgi-Cox coloration

To generate longer-term changes in behavior, experiences must be producing stable changes in neuronal morphology and synaptic connectivity. Tactile ...

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Measurement of the visual function in the tadpoles of the frog, Xenopus laevis, allows screening for blindness in live animals. The optokinetic response is a vision-based, reflexive behavior that has been observed in all vertebrates tested. Tadpole eyes are small so the tail flip response was used as alternative measure, which requires a trained technician to record the subtle response. We developed an alternative behavior assay based on the fact that tadpoles prefer to swim on the white side of a tank when placed in a tank with both black and white sides. The assay presented here is an inexpensive, simple alternative that creates a response that is easily measured. The setup consists of a tripod, webcam and nested testing tanks, readily available in most Xenopus laboratories. This article includes a movie showing the behavior of tadpoles, before and after severing the optic nerve. In order to test the function of one eye, we also include representative results of a tadpole in which each eye underwent retinal axotomy on consecutive days. Future studies could develop an automated version of this assay for testing the vision of many tadpoles at once.

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Xenopus laevis tadpoles prefer swimming on the white side of a black/white tank. This behavior is guided by their vision. Based on this behavior, we present a simple assay to test the visual function of tadpoles.

Un test comportemental simple pour tester la fonction visuelle dans<em&gt; Xenopus laevis</em

Measurement of the visual function in the tadpoles of the frog, Xenopus laevis, allows screening for blindness in live animals. The optokinetic response ...

A Simple Alternative to Stereotactic Injection for Brain Specific Knockdown of miRNA

MicroRNAs (miRNAs) are key regulators of gene expression. In the brain, vital processes like neurodevelopment and neuronal functions depend on the correct expression of microRNAs. Perturbation of microRNAs in the brain can be used to model neurodegenerative diseases by modulating neuronal cell death. Currently, stereotactic injection is used to deliver miRNA knockdown agents to specific location in the brain. Here, we discuss strategies to design antagomirs against miRNA with locked nucleotide modifications (LNA). Subsequently describe a method for brain specific delivery of antagomirs, uniformly across different regions of the brain. This method is simple and widely applicable since it overcomes the surgery, associated injury and limitation of local delivery in stereotactic injections. We prepared a complex of neurotropic, cell-penetrating peptide Rabies Virus Glycoprotein (RVG) with antagomir against miRNA-29 and injected through tail vein, to specifically deliver in the brain. The antagomir design incorporated features that allow specific targeting of the miRNA and formation of non-covalent complexes with the peptide. The knock-down of the miRNA in neuronal cells, resulted in apoptotic cell death and associated behavioural defects. Thus, the method can be used for acute models of neuro-degeneration through the perturbation of miRNAs.

MicroRNAs play crucial roles in the brain and are potential targets for modeling neuro-degeneration. However, perturbing miRNA levels is challenging due to the short length of miRNA and inaccessibility of the brain tissue. This video presents a method for antagomir design and brain specific delivery using a neuropeptide in mice.

Une alternative simple à injection stéréotaxique pour Brain Knockdown spécifique de miARN

MicroRNAs (miRNAs) are key regulators of gene expression.  In the brain, vital processes like neurodevelopment and neuronal functions depend on the ...

A Simple Flight Mill for the Study of Tethered Flight in Insects

Flight in insects can be long-range migratory flights, intermediate-range dispersal flights, or short-range host-seeking flights. Previous studies have shown that flight mills are valuable tools for the experimental study of insect flight behavior, allowing researchers to examine how factors such as age, host plants, or population source can influence an insects' propensity to disperse. Flight mills allow researchers to measure components of flight such as speed and distance flown. Lack of detailed information about how to build such a device can make their construction appear to be prohibitively complex. We present a simple and relatively inexpensive flight mill for the study of tethered flight in insects. Experimental insects can be tethered with non-toxic adhesives and revolve around an axis by means of a very low friction magnetic bearing. The mill is designed for the study of flight in controlled conditions as it can be used inside an incubator or environmental chamber. The strongest points are the very simple electronic circuitry, the design that allows sixteen insects to fly simultaneously allowing the collection and analysis of a large number of samples in a short time and the potential to use the device in a very limited workspace. This design is extremely flexible, and we have adjusted the mill to accommodate different species of insects of various sizes.

Flight in insects is influenced by a number of factors and the propensity to disperse is an important variable in understanding insect ecology and biological control strategies. We describe the construction and use of a simple, relatively inexpensive, and flexible flight mill for measuring parameters of tethered flight in insects.

A Mill vol simple pour l&#39;étude du vol captif chez les insectes

Flight in insects can be long-range migratory flights, intermediate-range dispersal flights, or short-range host-seeking flights. Previous studies have ...

A Simple Approach to Induce Experimental Autoimmune Neuritis in C57BL/6 Mice for Functional and Neuropathological Assessments

Experimental autoimmune neuritis (EAN) is a well-appreciated experimental model of autoimmune peripheral demyelinating diseases. EAN disease is induced by immunizing mice with neurogenic peptides to direct an inflammatory attack toward components of the peripheral nervous system (PNS). Recent advances have enabled the induction of EAN in the relatively resistant C57BL/6 mouse line using myelin protein zero (P0)106-125 or P0180-199 peptides delivered in adjuvant combined with the injection of pertussis toxin. The ability to induce EAN in the C57BL/6 strain allows for the use of the numerous genetic tools that exist on this mouse background, and thus allows the sophisticated study of disease pathogenesis and interrogation of the mechanistic action of novel therapeutics in combination with transgenic approaches. In this study, we demonstrate a simple approach to successfully induce EAN using the P0180-199 peptide in C57BL/6 mice. We also outline a protocol for the assessment of functional deficits that occur in this model, accompanied by an array of neuropathological features. Thus, this model is a powerful experimental model to study the pathogenesis of human peripheral demyelinating neuropathies, and to determine the efficacy of potential therapies that aim to promote myelin repair and protect against nerve damage in autoimmune neuritis.

This report outlines a simple approach to successfully induce experimental autoimmune neuritis (EAN) using the myelin protein zero (P0)180-199 peptide in combination with Freund&#39;s complete adjuvant and pertussis toxin. We present a sophisticated paradigm capable of accurately assessing the extent of functional deficits and neuropathology that occur in this EAN.

Une approche Simple pour induire une névrite auto-immune expérimentale chez la souris C57BL/6 pour les évaluations fonctionnelles et neuropathologiques

Experimental autoimmune neuritis (EAN) is a well-appreciated experimental model of autoimmune peripheral demyelinating diseases. EAN disease is induced by ...