עבודה זו נתמכה על ידי מחקר אוסטרלי ציוד הצמדה תשתיות המועצה מתקנים גרנט LEO668421 ובאוסטרליה המועצה למחקר הצמדה פרויקט גרנט LP0669471. המחברים בתודה להכיר את שיתוף הפעולה של Kanazawa המכון הטכנולוגי Yokogawa החשמל בהקמת KIT-Macquarie Research Laboratory המוח.

הנחיות אלו מתארים ציוד ונהלים למדידת תפקוד המוח הקוגניטיבי בגיל הרך באמצעות מגנטו (MEG). ראשית, עלינו לדון הנחיות כלליות בנושאים כי יש לקחת בחשבון בעת ​​ביצוע בדיקות ניסיוניות של התפקוד הקוגניטיבי אצל ילדים. שנית, אנו מתארים פרוטוקול שפותח כדי ליישר את הדרישות של איסוף נתונים MEG עם יכולות מוטיבציה והתנהגותיים של ארבעה בן ילדים. 1. שיקולים כלליים ללימוד ילדים צעירים עם מג החוקרים מג פני מספר אתגרים ייחודיים כשעובדים עם ילדים בריאים ער. ראשית, סביבת מעבדה מוחלט פונקציונלי צפוי להרתיע או להפחיד ילדים קטנים. שנית, הדרישות הבסיסיות של המחקר הניסיוני MEG כוללים הגבלות תנועה להשתתף באופן פעיל למשימה במשך תקופה ארוכה, התנאים מבוגרים רבים מוצאים מייגע ולא נוח. כאשר לומדים ילדים הוא הופך להיות הכרחי כדי להתאים את הפרוצדורות את היכולות והמגבלות של הילדים. בסעיף זה, אנו מתארים את השלבים הראשוניים מעורבים בהכנת הנושא להשתתף בפגישה רכישת נתונים. 1.1 היכרות / הדרכה מושב: עבור טרום בית ספר הילדים מפגש היכרות / הדרכה מתוכננת לקראת הפגישה הנתונים בפועל הרכישה. מפגש זה מאפשר לילד להכיר את הסביבה ואת החוקרים בקצב שלהם. אנחנו מציגים את הילד לבין ההורה החוקרים ולהכיר אותם עם הסביבה מעבדה השגרה. עד סוף מושב מבוא הורה וילד להבין את כל השלבים הכרוכים להשתתף ולהבין את מה שהם צריכים לצפות במהלך הקלטת נתונים. אם במהלך הביקור הראשון, הילד נראה ביישן או חרד, יש לנו תקופה של המשחקים עד שהם מרגישים יותר בנוח. לאחר מכן, נמשיך עם הקדמה של כל השלבים. 1.2 הסבר על הסביבה: כדי להסביר את הסביבה MEG לילד, אנחנו מעסיקים נושא זה מספק הצדקה ילד ידידותי עבור הסביבה. למשל, מערכת מג היא חללית מחכה לקחת את הילדים להרפתקה בחלל שבו כמה אירועים לא מוכרים עלולה להתרחש. במעבדה יש ​​גם מקושט מדבקות קיר וצעצועים (איור 1), ויש לו חדר משחקים ייעודי. כאשר מדברים עם הילד, אנו משתמשים בשפה שילדים יכולים להבין בקלות כגון &quot;הקפאת &#39;במקום&#39; התנועה צמצום &#39;ו&#39; קסדת אסטרונאוט &#39;במקום&#39; כובע סמן סליל&quot;. 1.3 להסביר את הנהלים הילד להורים: אנחנו מראים את הילד ואת ההורה הפעולות הננקטות לפני שהילד הולך בתוך חדר מוגן מגנטית (MSR). אחד הצעדים הראשונים הוא להתאים כובע five סמן סליל על ראשו של הנושא; סלילים אלה מציינים את המיקום של ראשו של נושא בתוך הקסדה MEG. בעזרתו של הילד, אנחנו לספרת את הצורה ראש בובה, ולאחר מכן אנו מזמינים את הילד לבין ההורה ללוות את הבובות אל MSR / חללית. פעם אחת בתוך MSR, אנחנו מקום ראש בובה בתוך הקסדה לצפות בסרט. לאחר מכן, אנו שואלים את הילד אם הם רוצים לראות את הסרט עם הבובה. אם הילד הוא נוח רגוע האב שלהם מרוצה הפרוטוקולים שלנו, אנחנו מזמינים אותם לשחק משחק בתוך החללית בפעם הבאה הם מבקרים במעבדה שלנו. 1.4 חוברות עבודה: יש לנו חוברות עבודה מבוסס על הנושא הרפתקה בחלל המציג את הילדים צעדים תנקוט במהלך הבדיקה. ילדים אלו מקבלים worksbooks לקחת הביתה ולעבוד באמצעות אותם עם הוריהם לקראת הביקור הבא. מטרת חוברות עבודה היא להדגיש את החשיבות של שלוש הדרישות העיקריות לבדיקה: א) ההימנעות של כל חומר ברזלי בתוך MSR, ב) את המיקום של סליל כובע סמן כדי להבטיח נתונים מדויקים שיתוף רישום ג) ו החשיבות של הנותרים עדיין במהלך דיגיטציה ורכישת נתונים. 2. פרוטוקול למדידת אותות MEG מן טרום ילדים בגילאי בית הספר 2.1 ציוד המשמש במהלך רכישת נתונים משימה ניסויית דה מרקר סליל כובע: על מנת ליישר נתונים MEG עם מידע מבניים של הנבדק (ראש כגון MRI או צורה דיגיטציה), קבוצה של חמישה סלילים ממוקמים כובע שחייה שהילד לובש בתוך הקסדה MEG. סלילים אלה לשמש נקודות התייחסות ועמדות שלהם בהשוואה לפני ואחרי המשימה כדי למדוד עד כמה הראש של הנושא עבר במהלך הרכישה. Digitizer: לפני רכישת נתונים, את המיקום של חמישה סלילים סמן והצורה ראש הנושא הוא דיגיטציה באמצעות F Polhemusastrak ® digitizer (קולצ&#39;סטר, VT). Digitizer מורכב digitizer עט, שלושה מקלטים, משדר ויחידת ההצעה מעקב. תהליך זה מודד את מיקום הסלילים. מאוחר יותר במקומות אלה מתאימים נגד מידע על המיקום מתקבל על ידי MEG כדי ליישר את הנתונים המגנטיים רכשה וצורה הראש. מערכת מג ילד: רכישת הנתונים נעשית באמצעות כל הראש, ילד MEG המערכת (KIT, Kanazawa, יפן) [2]. הנתונים רכשה ברציפות בקצב דגימה של 1000Hz, עם הלהקה לעבור סינון מקוון בין הרץ 0.03 ו 200Hz. סליל עמדות מרקר מתקבלים לפני ואחרי ההקלטות כדי למדוד את תנועת הראש. נתונים נדחות אם תנועת ראש גדול 5 מ&quot;מ. מג מערכת היקפי: גירויים ניסויית נשלטים מול מחשב אישי באמצעות מצגת ® (מערכות neurobehavioral, אולבני, CA). תשומות חזותית מועברות על ידי מקרן שיושב מחוץ MSR ו משתקף על המסך MSR. גירוי שמיעתי מועברות על ידי דגם Etymotic Research ER-30 אוזניות להכניס מצויד בגודל התינוק האוזניות קצף (Etymotic Research Inc, Elk Grove Village, IL). הילד פיקוח מתמיד על ידי מצלמה במעגל סגור הנסיין מתקשר עם הילד באמצעות מיקרופון. 2.2 נתונים רכישה: הקלטה הפעלות נתונים כרוך בשלבים הבאים: שלב I: לפני הגעתו של הילד חשוב לקבל את כל המחשבים, תוכנה וציוד מוכן להתחיל את הניסוי ברגע שהילד מגיע. כהמלצה כללית, שני חוקרים מנוסים צריכים להיות נוכחים בעת הילד וההורה הם במעבדה. נקה התקשורת בין הורה חוקר, והילד הם קריטיים להצלחת הניסוי. שלב II: לאחר שהילד מגיע <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טפסי הסכמה חתומים ו הנסיינים לבדוק אם להורים יש שאלות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנסיין בודק אם הילד זוכר את כל השלבים הציג במהלך הפגישה הראשונה או החוברות ואת כל reintroduces שאינם נזכר. חשיבותה של הקפאת או צמצום התנועה במהלך הרכישה דיגיטציה ונתונים הוא הדגיש. זו ניתן להדגים באמצעות בובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן, הנסיין בודק אם הילד הוא נושא כל חומר ברזלי (בגדים עם טלאים נצנצים, תכשיטים, צעצועים נשכח בתוך כיסים, סיכות שיער וכו &#39;). אם הם נושאים פריט לבוש המכיל חומר ברזלי, אנו מספקים אותם עם בגדים MEG בטוח. אם ההורה רוצה ללוות את הילד במהלך הניסוי, אנו מבטיחים כי הם גם להסיר חומר ברזלי שלהם. </li></ol> שלב III: קבלת הילד מוכן לבצע את המשימה בתוך MSR <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנסיין מתאים את הכובע שמחזיק את 5 סלילים הסמן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנסיין digitizes את המיקום של סלילי סמן וצורה ראשו של הילד. כדי לשמור על הראש בתנוחה קבועה, אנו משתמשים סד לצוואר אשר כבר מצויד עם שלושה מקלטים. חשוב לחזק את הרעיון של מזעור תנועה או &quot;הקפאת&quot; באופן קבוע על מנת לקבל צורה ראש טוב. הילד עשוי להיות מתוגמל מדבקה עבור עושה עבודה טובה על &quot;הקפאה&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הילד מוזמן להיכנס MSR. אוזניות מוכנסים והילד ממוקם בתוך הקסדה MEG דיואר במצב שכיבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהילד שוכב בנוחות עם ראשיהם בתוך הקסדה מג, סלילי את הסמן מחוברים ליחידת הכוח שלהם ואת הדלת MSR סגור. אחת הנסיין נשאר (וגם הורה, אם רוצים) בחדר במהלך הפגישה כולה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור בידור במהלך ההתקנה בין אבני איסוף נתונים, סרט או קריקטורה יכול להיות מוקרנת על המסך MSR גב ההקרנה. </li></ol> שלב IV: הפעלת הניסוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהדלת סגורה MSR, דיונונים עוסקים ורכישת נתונים מתחיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ככל שהילד רואה סרט, coregistration טרום הבדיקה מתבצעת על מנת לוודא כי אותות MEG ניתן coregistered לעצב את הראש דיגיטציה. Pretest זה מורכב תואמות את עמדת סלילי סמן שהושגו במהלך דיגיטציה עם העמדה המוצגת על ידי מערכת MEG. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מראה הבדיקה הראשונה כי ראשו של הילד ממוקם כהלכה בתוך הקסדה, החוקר יכול להתחיל את הניסוי: (א) בסרט מושתק (ב) החוקר שואל את הילד אם הם מוכנים &quot;לשחק את המשחק&quot;; (ג) פעם המשחק מתחיל, הנסיין מספק באופן קבוע את הילד עם משוב. לדוגמה, ילד עשוי להתבקש להאזין לסדרה של משפטים, לחזור על מילה יעד כמו &quot;גבינה&quot;, ברגע שהם שומעים את זה. מילים אלו היעד המוטבעים משנה של לתפוס תלתals כי בדיקה המשיך קשב למשימה, אך לא נכללים ניתוחים הסופי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר המשימה הושלמה, מדידה אחר סליל סמן מבוצעת כדי לפקח על עמדת ראש התנועה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר דיונונים מנותקים, MSR הדלת נפתחת והילד מוזמן המשחקים שבו הם יכולים לבחור פרס על העבודה הטובה שלהם. </li></ol> 3. נציג תוצאות נציג מחקר במעבדה שלנו להשתמש בפרוטוקול זה כדי ללמוד את ההתפתחות של הלוגיקה בשפה ילד. עשרים ושישה ילדים בגילאי 3-4 שנים (גיל ממוצע של 4 שנים ו -5 חודשים) השתתפו בפגישה אחת לפחות הרכישה. שבעה עשר ילדים אלה חזרו לישיבה בדיקות השני חמש עלה לישיבה בדיקות השלישי. תנועת הראש הממוצע היה פחות מ 3.7 מ&quot;מ (סטיית תקן 3.1 מ&quot;מ), גם בתוך סף 5mm. תנועות יותר 5mm שחלו 4.5% של הפגישות, עם וריאציה הנעים בין 5.5 מ&quot;מ עד 15 מ&quot;מ (Mean = 8.6mm, SD = 2.5 מ&quot;מ). <img src="/files/ftp_upload/1693/1693fig1.jpg" alt="איור 1" /> באיור 1. הקסדה MSR ומג כבר מקושט מדבקות צעצועים רכים. <img src="/files/ftp_upload/1693/1693fig2.jpg" alt="איור 2" /> איור 2. ארבעה בן ילדה מבוגרים בגודל MEG (משמאל). שים לב ריפוד בחלק העליון של ראשה כדי למזער את התנועה ואת המרחק בין הראש לקסדה. תמונה ימנית מראה אותה נערה ב MEG הילד.

<ol>
	<li>H&#228;m&#228;l&#228;inen, M., Hari, R., Ilmoniemi, R. J., Knuutila, J., Lounasmaa, O. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoencephalography-+theory,+instrumentation,+and+applications+to+noninvasive+studies+of+the+working+human+brain.">Magnetoencephalography- theory, instrumentation, and applications to noninvasive studies of the working human brain.</a> Rev. Mod. Physics. 65 (2), 413-497 (1993).</li><li>Johnson, B. W., Crain, S., Thornton, R., Tesan, G., Reid, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+brain+function+in+pre-school+children+using+a+custom+sized+whole-head+MEG+sensor+array.">Measurement of brain function in pre-school children using a custom sized whole-head MEG sensor array.</a> Clin. Neurophysiol. , (2009).</li><li>Kado, H., Higuchi, M., Shimogawara, M., Haruta, Y., Adachi, Y., Kawai, J., Ogata, H., Uehara, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoencephalogram+system+developed+at+KIT.">Magnetoencephalogram system developed at KIT.</a> IEEE Trans. Appl. Supercond. 9, 4057-4062 (1999).</li><li>Uehara, G., Adachi, Y., Kawai, J., Shimogawara, M., Higuchi, M., Haruta, Y., Ogata, H., Kado, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-Channel+SQUID+Systems+for+Biomagnetic+Measurement.">Multi-Channel SQUID Systems for Biomagnetic Measurement.</a> IEICE Trans. Electr. E86-C, 43-54 (2003).</li></ol>

פרוטוקול זה נועד כדי להקל על מדידות של תפקוד המוח הקוגניטיבי בריא ער בן 4 ילדים. אנו משתמשים במערכת אישית בגודל MEG שנועד להתאים את ראשיהם של טרום בית ספר הילדים בני. עם מערכת זו, ילד ידידותי לסביבה מעבדה, פרוטוקול להתאים את היכולות ואת המניעים של ילדים, אנו מסוגלים למדוד את תפקוד המוח הקוגניטיביים בטווח הגיל שבו יש כיום מעט מאוד נתונים. מערכת KIT-Macquarie הוא המנהג הראשון במלואו ראש מערכת בגודל לשימוש עם טרום ילדים בגילאי בית ספר. ישנם שלושה יתרונות עיקריים של קסדה דיואר אישית ללימוד ילדים. ראשית, רדיוס קטן של תצורת חיישן מביא את SQUID חיישנים לתחום של אותות neuromagnetic של ראשים של ילדים. שנית, הקסדה קטן מאפשר החדרת מלא של הראש של הילד לתוך דיואר. הכניסה שליטת נמנעת אפשרות מבוגר קסדות דיואר בגלל הכתר קטן אל כתף מרחק אצל ילדים (ראה איור. 2). שני גורמים אלה הם יסוד הקלטת פעילות המוח באמצעות MEG כי אותות neuromagnetic להחליש במהירות עם המרחק. שלישית, הקסדה אישית הילד מסייע מיקום סימטרי של הראש מגביל את חופש התנועה של ראשו של הילד בתוך דיואר. תכונות אלה באופן משמעותי להקל ההתקנה, מיצוב, ומדידה של אותות MEG מילדים. הופעתו של המנהג בגודל ילד MEG המערכת מקדמה חשובה עבור המוח הקוגניטיביים. אלטרנטיבי טכניקות הדמייה תפקודית המעסיקות רדיואקטיביות או שדות מגנטיים חזקים לא יכול להיות מתאים לשימוש שגרתי עם ילדים צעירים. מאז MEG היא טכניקת מדידה פסיבית לחלוטין אין סיכון אפשרי לפתח רקמות. יש כיום מעט מאוד נתונים מ MEG בריא לילדים בגילאי הגן, כי קונבנציונאלי מבוגר מערכות MEG לא היטב המותאם לשימוש עם ילדים. ילד מערכות MEG יאפשר לנו ללמוד על תפקוד המוח בגיל שבו מבנה דרמטי של הפעילות המוחית מתרחשת, לספק תובנות חדשות על התפתחות נורמלית פתולוגי של תפקוד קוגניטיבי.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Whole head child MEG</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Kanazawa Institute of Technology (Kanazawa) and Yokogawa Electric Corporation (Tokyo)</td>
<td>Model PQ1064R-N2m</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Magnetically shielded room</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fujihara Co. Ltd., (Tokyo)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Digitiser</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Polhemus (Colchester, VT)</td>
<td>Fastrack</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Experimental control software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Neurobehavioral Systems (Albany, CA)</td>
<td>Presentation</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Earphones</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Etymotic Research Inc. (Elk Grove Village, IL)</td>
<td>ER-30</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

measurement of neuromagnetic brain function in pre-school children with custom sized meg

מגנטו היא טכניקה המאתר שדות מגנטיים הקשורות בפעילות קליפת המוח [1]. הפעילות אלקטרו במוח יוצרת שדות חשמליים - כי ניתן להקליט באמצעות electroencephalography (EEG) - ואת השדות המגנטיים שלהם במקביל - זוהה על ידי MEG. אותות MEG מזוהים על ידי חיישנים מיוחדים המכונה מוליכי התקנים קוונטיים הפרעה (דיונונים). חיישנים מוליכי דורשים קירור עם הליום נוזלי ב -270 ° C. הם כלולים בתוך הקסדה vacumm-מבודד שנקרא דיואר, אשר מלאה בנוזל. דיונונים ממוקמים בעמדות קבועות בתוך הקסדה דיואר בתוך נוזל קירור הליום, ראש של הנושא ממוקם בתוך הקסדה דיואר למדידות MEG. הקסדה חייבת להיות בגודל של דיואר כדי לספק אילוצים מנוגדים. ברור, זה חייב להיות גדול מספיק כדי להתאים את רוב או את כל ראשי באוכלוסייה כי ייחקר. עם זאת, הקסדה חייבת להיות גם קטן מספיק כדי לשמור על רוב חיישנים SQUID בטווח של שדות מוחי זעיר שהם למדוד. כל קונבנציונלי בראש מערכות MEG נועדו להכיל יותר מ 90% של ראשי מבוגר. מערכות מבוגר עם זאת לא מתאים למדידת תפקוד המוח של טרום בית ספר chidren שראשיהם יש כמה ס&quot;מ רדיוס קטן יותר מאשר מבוגרים. KIT-Macquarie המוח מעבדת המחקר באוניברסיטת מקווארי משתמש מותאם אישית מערכת מג בגודל כדי להתאים את ראשיהם של הרך. מערכת זו לילד יש 64 מסדר ראשון gradiometers צירית עם בסיס 50 מ&quot;מ [2], הוא הכיל בתוך חדר מוגן מגנטית (MSR), יחד עם מערכת קונבנציונאלי MEG מבוגרים בגודל [3,4]. ישנם שלושה יתרונות עיקריים של קסדה דיואר אישית ללימוד ילדים. ראשית, רדיוס קטן של תצורת חיישן מביא את SQUID חיישנים לתחום של אותות neuromagnetic של ראשי הילדים. שנית, הקסדה קטן מאפשר החדרת מלא של הראש של הילד לתוך דיואר. הכניסה שליטת נמנעת אפשרות מבוגר קסדות דיואר בגלל הכתר קטן אל כתף מרחק אצל ילדים. שני גורמים אלה הם יסוד הקלטת פעילות המוח באמצעות MEG כי אותות neuromagnetic להחליש במהירות עם המרחק. שלישית, הקסדה אישית הילד מסייע מיקום סימטרי של הראש מגביל את חופש התנועה של ראשו של הילד בתוך דיואר. כאשר בשימוש עם פרוטוקול אשר מיישרת את הדרישות של איסוף נתונים עם יכולות מוטיבציוניים והתנהגותיים של ילדים, תכונות אלה באופן משמעותי להקל ההתקנה, מיצוב, ומדידה של אותות MEG.

Watch this Scientific Journal Video about Measurement Of Neuromagnetic Brain Function In Pre-school Children With Custom Sized MEG at JoVE.com

Measurement Of Neuromagnetic Brain Function In Pre-school Children With Custom Sized MEG

הופעתו של מערכות MEG בגודל לילדים צעירים פותח הזדמנויות חדשות ללמוד חשוב בהתפתחות המוח. המערכת החדשה, יחד עם פרוטוקול אשר מיישרת דרישות ניסיוני עם קיבולות של ילדים, יכול לשמש כדי לחקור תהליכים קוגניטיביים והשפה, ילדים בריאים ער בגילאי 3-6.

מדידה של תפקוד המוח Neuromagnetic ב טרום בית ספר לילדים עם מג בגודל מותאם אישית

Magnetoencephalography is a technique that detects magnetic fields associated with cortical activity [1]. The electrophysiological activity of the brain ...

measurement-neuromagnetic-brain-function-pre-school-children-with

Research

JoVE Journal

Biology

16.8K Views.  Macquarie University. הופעתו של מערכות MEG בגודל לילדים צעירים פותח הזדמנויות חדשות ללמוד חשוב בהתפתחות המוח. המערכת החדשה, יחד עם פרוטוקול אשר מיישרת דרישות ניסיוני עם קיבולות של ילדים, יכול לשמש כדי לחקור תהליכים קוגניטיביים והשפה, ילדים בריאים ער בגילאי 3-6.

Video: Measurement Of Neuromagnetic Brain Function In Pre-school Children With Custom Sized MEG

Long-term Imaging Mammalian Cells using Wide-Field Microscopy

לטווח ארוך הדמיה בתאי יונקים באמצעות מיקרוסקופית שדה רחב

In vivo Micro-circulation Measurement in Skeletal Muscle by Intra-vital Microscopy

BACKGROUND: Regulatory factors and detailed physiology of in vivo microcirculation have remained not fully clarified after many different modalities of imaging had invented. While many macroscopic parameters of blood flow reflect flow velocity, changes in blood flow velocity and red blood cell (RBC) flux does not hold linear relationship in the microscopic observations. There are reports of discrepancy between RBC velocity and RBC flux, RBC flux and plasma flow volume, and of spatial and temporal heterogeneity of flow regulation in the peripheral tissues in microscopic observations, a scientific basis for the requirement of more detailed studies in microcirculatory regulation using intravital microscopy. METHODS: We modified Jeff Lichtman's method of in vivo microscopic observation of mouse sternomastoid muscles. Mice are anesthetized,
ventilated, and injected with PKH26L-fluorescently labeled RBCs for microscopic observation.RESULT &amp; CONCLUSIONS: Fluorescently labeled RBCs are detected and distinguished well by a wide-field microscope. Muscle contraction evoked by electrical stimulation induced increase in RBC flux. Quantification of other parameters including RBC velocity and capillary density were feasible. Mice tolerated well the surgery, injection of stained RBCs, microscopic observation, and electrical stimulation. No muscle or blood vessel damage was observed, suggesting that our method is relatively less invasive and suited for long-term observations.

A new versatile method for observation of microcirculation is presented. It is considered suitable for long-term observation, and for combination with pharmacophysiological or molecular biological interventions.

במדידה Micro-vivo מחזור בשרירי השלד על ידי מיקרוסקופית תוך חיוני

BACKGROUND: Regulatory factors and detailed physiology of in vivo microcirculation have remained not fully clarified after many different modalities of ...

Exploring Cognitive Functions in Babies, Children &amp; Adults with Near Infrared Spectroscopy

An explosion of functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) studies investigating cortical activation in relation to higher cognitive processes, such as language1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, memory11, and attention12 is underway worldwide involving adults, children and infants 3,4,13,14,15,16,17,18,19 with typical and atypical cognition20,21,22. The contemporary challenge of using fNIRS for cognitive neuroscience is to achieve systematic analyses of data such that they are universally interpretable23,24,25,26, and thus may advance important scientific questions about the functional organization and neural systems underlying human higher cognition.
Existing neuroimaging technologies have either less robust temporal or spatial resolution. Event Related Potentials and Magneto Encephalography (ERP and MEG) have excellent temporal resolution, whereas Positron Emission Tomography and functional Magnetic Resonance Imaging (PET and fMRI) have better spatial resolution. Using non-ionizing wavelengths of light in the near-infrared range (700-1000 nm), where oxy-hemoglobin is preferentially absorbed by 680 nm and deoxy-hemoglobin is preferentially absorbed by 830 nm (e.g., indeed, the very wavelengths hardwired into the fNIRS Hitachi ETG-400 system illustrated here), fNIRS is well suited for studies of higher cognition because it has both good temporal resolution (~5s) without the use of radiation and good spatial resolution (~4 cm depth), and does not require participants to be in an enclosed structure27,28. Participants cortical activity can be assessed while comfortably seated in an ordinary chair (adults, children) or even seated in mom s lap (infants). Notably, NIRS is uniquely portable (the size of a desktop computer), virtually silent, and can tolerate a participants subtle movement. This is particularly outstanding for the neural study of human language, which necessarily has as one of its key components the movement of the mouth in speech production or the hands in sign language. 
The way in which the hemodynamic response is localized is by an array of laser emitters and detectors. Emitters emit a known intensity of non-ionizing light while detectors detect the amount reflected back from the cortical surface. The closer together the optodes, the greater the spatial resolution, whereas the further apart the optodes, the greater depth of penetration. For the fNIRS Hitachi ETG-4000 system optimal penetration / resolution the optode array is set to 2cm. 
Our goal is to demonstrate our method of acquiring and analyzing fNIRS data to help standardize the field and enable different fNIRS labs worldwide to have a common background.

Here we describe a data collection and data analysis method for functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS), a novel non-invasive brain imaging system used in cognitive neuroscience, particularly in studying child brain development. This method provides a universal standard of data acquisition and analysis vital to data interpretation and scientific discovery.

היכרות עם תפקודים קוגניטיביים אצל תינוקות, ילדים &amp; מבוגרים עם ספקטרוסקופית אינפרא אדום הקרוב

An explosion of functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) studies investigating cortical activation in relation to higher cognitive processes, such as ...

Genome Editing with CompoZr Custom Zinc Finger Nucleases (ZFNs)

Genome editing is a powerful technique that can be used to elucidate gene function and the genetic basis of disease. Traditional gene editing methods such as chemical-based mutagenesis or random integration of DNA sequences confer indiscriminate genetic changes in an overall inefficient manner and require incorporation of undesirable synthetic sequences or use of aberrant culture conditions, potentially confusing biological study. By contrast, transient ZFN expression in a cell can facilitate precise, heritable gene editing in a highly efficient manner without the need for administration of chemicals or integration of synthetic transgenes.
Zinc finger nucleases (ZFNs) are enzymes which bind and cut distinct sequences of double-stranded DNA (dsDNA). A functional CompoZr ZFN unit consists of two individual monomeric proteins that bind a DNA "half-site" of approximately 15-18 nucleotides (see Figure 1). When two ZFN monomers "home" to their adjacent target sites the DNA-cleavage domains dimerize and create a double-strand break (DSB) in the DNA.1 Introduction of ZFN-mediated DSBs in the genome lays a foundation for highly efficient genome editing. Imperfect repair of DSBs in a cell via the non-homologous end-joining (NHEJ) DNA repair pathway can result in small insertions and deletions (indels). Creation of indels within the gene coding sequence of a cell can result in frameshift and subsequent functional knockout of a gene locus at high efficiency.2 While this protocol describes the use of ZFNs to create a gene knockout, integration of transgenes may also be conducted via homology-directed repair at the ZFN cut site.
The CompoZr Custom ZFN Service represents a systematic, comprehensive, and well-characterized approach to targeted gene editing for the scientific community with ZFN technology. Sigma scientists work closely with investigators to 1) perform due diligence analysis including analysis of relevant gene structure, biology, and model system pursuant to the project goals, 2) apply this knowledge to develop a sound targeting strategy, 3) then design, build, and functionally validate ZFNs for activity in a relevant cell line. The investigator receives positive control genomic DNA and primers, and ready-to-use ZFN reagents supplied in both plasmid DNA and in-vitro transcribed mRNA format. These reagents may then be delivered for transient expression in the investigator&#x2019;s cell line or cell type of choice. Samples are then tested for gene editing at the locus of interest by standard molecular biology techniques including PCR amplification, enzymatic digest, and electrophoresis. After positive signal for gene editing is detected in the initial population, cells are single-cell cloned and genotyped for identification of mutant clones/alleles.

Genome Editing with CompoZr Custom Zinc Finger Nucleases ZFNs

The CompoZr Custom Zinc-Finger Nuclease (ZFN) Service enables precise genome editing in any organism or cell line at any locus defined by the user. This article describes the process for the design, manufacture, validation and implementation of the CompoZr Custom ZFN Service.

הגנום עורך עם אצבע CompoZr nucleases אישית אבץ (ZFNs)

Genome editing is a powerful technique that can be used to elucidate gene function and the genetic basis of disease. Traditional gene editing methods such ...

Measurement of Cellular Chemotaxis with ECIS/Taxis

Cellular movement in response to external stimuli is fundamental to many cellular processes including wound healing, inflammation and the response to infection. A common method to measure chemotaxis is the Boyden chamber assay, in which cells and chemoattractant are separated by a porous membrane. As cells migrate through the membrane toward the chemoattractant, they adhere to the underside of the membrane, or fall into the underlying media, and are subsequently stained and visually counted 1. In this method, cells are exposed to a steep and transient chemoattractant gradient, which is thought to be a poor representation of gradients found in tissues 2.
Another assay system, the under-agarose chemotaxis assay, 3, 4 measures cell movement across a solid substrate in a thin aqueous film that forms under the agarose layer. The gradient that develops in the agarose is shallow and is thought to be an appropriate representation of naturally occurring gradients. Chemotaxis can be evaluated by microscopic imaging of the distance traveled. Both the Boyden chamber assay and the under-agarose assay are usually configured as endpoint assays.
The automated ECIS/Taxis system combines the under-agarose approach with Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) 5, 6. In this assay, target electrodes are located in each of 8 chambers. A large counter-electrode runs through each of the 8 chambers (Figure 2). Each chamber is filled with agarose and two small wells are the cut in the agarose on either side of the target electrode. One well is filled with the test cell population, while the other holds the sources of diffusing chemoattractant (Figure 3). Current passed through the system can be used to determine the change in resistance that occurs as cells pass over the target electrode. Cells on the target electrode increase the resistance of the system 6. In addition, rapid fluctuations in the resistance represent changes in the interactions of cells with the electrode surface and are indicative of ongoing cellular shape changes. The ECIS/Taxis system can measure movement of the cell population in real-time over extended periods of time, but is also sensitive enough to detect the arrival of a single cell at the target electrode. 
Dictyostelium discoidium is known to migrate in the presence of a folate gradient 7, 8 and its chemotactic response can be accurately measured by ECIS/Taxis 9. Leukocyte chemotaxis, in response to SDF1&alpha; and to chemotaxis antagonists has also been measured with ECIS/Taxis 10, 11. An example of the leukocyte response to SDF1&alpha; is shown in Figure 1.

The ECIS/Taxis system is an automated, real-time assay that measures cellular chemotaxis. In this assay, cells move beneath a layer of agarose to arrive at a target electrode. Cellular movement is measured by the onset of resistance to AC current 0.

מדידת Chemotaxis סלולרי עם ECIS / מוניות

Cellular movement in response to external stimuli is fundamental to many cellular processes including wound healing, inflammation and the response to ...

Force Measurement During Contraction to Assess Muscle Function in Zebrafish Larvae

Zebrafish larvae provide models of muscle development, muscle disease and muscle-related chemical toxicity, but related studies often lack functional measures of muscle health. In this video article, we demonstrate a method to measure force generation during contraction of zebrafish larval trunk muscle. Force measurements are accomplished by placing an anesthetized larva into a chamber filled with a salt solution. The anterior end of the larva is tied to a force transducer and the posterior end of the larva is tied to a length controller. An isometric twitch contraction is elicited by electric field stimulation and the force response is recorded for analysis. Force generation during contraction provides a measure of overall muscle health and specifically provides a measure of muscle function. Although we describe this technique for use with wild-type larvae, this method can be used with genetically modified larvae or with larvae treated with drugs or toxicants, to characterize muscle disease models and evaluate treatments, or to study muscle development, injury, or chemical toxicity.

Force measurements can be used to demonstrate changes in muscle function due to development, injury, disease, treatment or chemical toxicity. In this video, we demonstrate a method to measure force during a maximal contraction of zebrafish larval trunk muscle.

מדידת כוח במהלך התכווצות כדי להעריך את תפקוד שריר בזחלי דג הזברה

Zebrafish larvae provide models of muscle development, muscle disease and muscle-related chemical toxicity, but related studies often lack functional ...

Measurement of Smooth Muscle Function in the Isolated Tissue Bath-applications to Pharmacology Research

Isolated tissue bath assays are a classical pharmacological tool for evaluating concentration-response relationships in a myriad of contractile tissues. While this technique has been implemented for over 100 years, the versatility, simplicity and reproducibility of this assay helps it to remain an indispensable tool for pharmacologists and physiologists alike. Tissue bath systems are available in a wide array of shapes and sizes, allowing a scientist to evaluate samples as small as murine mesenteric arteries and as large as porcine ileum &#8211; if not larger. Central to the isolated tissue bath assay is the ability to measure concentration-dependent changes to isometric contraction, and how the efficacy and potency of contractile agonists can be manipulated by increasing concentrations of antagonists or inhibitors. Even though the general principles remain relatively similar, recent technological advances allow even more versatility to the tissue bath assay by incorporating computer-based data recording and analysis software. This video will demonstrate the function of the isolated tissue bath to measure the isometric contraction of an isolated smooth muscle (in this case rat thoracic aorta rings), and share the types of knowledge that can be created with this technique. Included are detailed descriptions of aortic tissue dissection and preparation, placement of aortic rings in the tissue bath and proper tissue equilibration prior to experimentation, tests of tissue viability, experimental design and implementation, and data quantitation. Aorta will be connected to isometric force transducers, the data from which will be captured using a commercially available analog-to-digital converter and bridge amplifier specifically designed for use in these experiments. The accompanying software to this system will be used to visualize the experiment and analyze captured data.

This protocol describes the measurement of isometric contraction in an isolated smooth muscle preparation, using an isolated tissue bath system and computer-based data acquisition.

מדידה של תפקוד של שריר חלק ברקמות מבודדות אמבט-היישומים למחקר פרמקולוגיה

Isolated tissue bath assays are a classical pharmacological tool for evaluating concentration-response relationships in a myriad of contractile tissues.  ...

Functional Reconstitution and Channel Activity Measurements of Purified Wildtype and Mutant CFTR Protein

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of transporters. The phosphorylation and nucleotide dependent chloride channel activity of CFTR has been frequently studied in whole cell systems and as single channels in excised membrane patches. Many Cystic Fibrosis-causing mutations have been shown to alter this activity. While a small number of purification protocols have been published, a fast reconstitution method that retains channel activity and a suitable method for studying population channel activity in a purified system have been lacking. Here rapid methods are described for purification and functional reconstitution of the full-length CFTR protein into proteoliposomes of defined lipid composition that retains activity as a regulated halide channel. This reconstitution method together with a novel flux-based assay of channel activity is a suitable system for studying the population channel properties of wild type CFTR and the disease-causing mutants F508del- and G551D-CFTR. Specifically, the method has utility in studying the direct effects of phosphorylation, nucleotides and small molecules such as potentiators and inhibitors on CFTR channel activity. The methods are also amenable to the study of other membrane channels/transporters for anionic substrates.

Described here is a rapid and effective procedure for functional reconstitution of purified wild-type and mutant CFTR protein that preserves activity for this chloride channel, which is defective in Cystic Fibrosis. Iodide efflux from reconstituted proteoliposomes mediated by CFTR allows studies of channel activity and the effects of small molecules.

מדידות הכינון פונקציונלי ופעילות הערוץ של מטוהרים wildtype וחלבון CFTR Mutant

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of ...

Sample Preparation and Imaging of Exosomes by Transmission Electron Microscopy

Exosomes are nano-sized extracellular vesicles secreted by body fluids and are known to represent the characteristics of cells that secrete them. The contents and morphology of the secreted vesicles reflect cell behavior or physiological status, for example cell growth, migration, cleavage, and death. The exosomes&#39; role may depend highly on size, and the size of exosomes varies from 30 to 300 nm. The most widely used method for exosome imaging is negative staining, while other results are based on Cryo-Transmission Electron Microscopy, Scanning Electron Microscopy, and Atomic Force Microscopy. The typical exosome&#39;s morphology assessed through negative staining is a cup-shape, but further details are not yet clear. An exosome well-characterized through structural study is necessary particular in medical and pharmaceutical fields. Therefore, function-dependent morphology should be verified by electron microscopy techniques such as labeling a specific protein in the detailed structure of exosome. To observe detailed structure, ultrathin sectioned images and negative stained images of exosomes were compared. In this protocol, we suggest transmission electron microscopy for the imaging of exosomes including negative staining, whole mount immuno-staining, block preparation, thin section, and immuno-gold labelling.

This protocol describes the various techniques necessary for transmission electron microscopy including negative staining, ultrathin sectioning for detailed structure, and immuno-gold labelling to determine the positions of specific proteins in exosomes.

הכנת הדוגמא והדימות של Exosomes על ידי במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים

Exosomes are nano-sized extracellular vesicles secreted by body fluids and are known to represent the characteristics of cells that secrete them. The ...

Photodiode-Based Optical Imaging for Recording Network Dynamics with Single-Neuron Resolution in Non-Transgenic Invertebrates

The development of transgenic invertebrate preparations in which the activity of specifiable sets of neurons can be recorded and manipulated with light represents a revolutionary advance for studies of the neural basis of behavior. However, a downside of this development is its tendency to focus investigators on a very small number of &#8220;designer&#8221; organisms (e.g., C. elegans and Drosophila), potentially negatively impacting the pursuit of comparative studies across many species, which is needed for identifying general principles of network function. The present article illustrates how optical recording with voltage-sensitive dyes in the brains of non-transgenic gastropod species can be used to rapidly (i.e., within the time course of single experiments) reveal features of the functional organization of their neural networks with single-cell resolution. We outline in detail the dissection, staining, and recording methods used by our laboratory to obtain action potential traces from dozens to ~150 neurons during behaviorally relevant motor programs in the CNS of multiple gastropod species, including one new to neuroscience &#8211; the nudibranch Berghia stephanieae. Imaging is performed with absorbance voltage-sensitive dyes and a 464-element photodiode array that samples at 1,600 frames/second, fast enough to capture all action potentials generated by the recorded neurons. Multiple several-minute recordings can be obtained per preparation with little to no signal bleaching or phototoxicity. The raw optical data collected through the methods described can subsequently be analyzed through a variety of illustrated methods. Our optical recording approach can be readily used to probe network activity in a variety of non-transgenic species, making it well suited for comparative studies of how brains generate behavior.

This protocol presents a method for imaging neuronal population activity with single-cell resolution in non-transgenic invertebrate species using absorbance voltage-sensitive dyes and a photodiode array. This approach enables a rapid workflow, wherein imaging and analysis can be pursued over the course of a single day.

הדמיה אופטית מבוססת פוטודיודה להקלטת דינמיקה ברשת עם רזולוציית נוירון יחיד בבלתי חוליות לא מהונדסים

The development of transgenic invertebrate preparations in which the activity of specifiable sets of neurons can be recorded and manipulated with light ...