עבודה זו מומנה בחלקה על ידי מענק מטעם יסודות מורשת אוסטאופתי לפני הספירה קלארק. אנחנו רוצים מדינה תודה מיוחדת על מריסה גינלי על עזרתה ביצירת רבים של גרפיקה דמות.

1. TMS יחיד מותאמים-Pulse של שרירי FCR ו ES <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בטיחות אמצעי זהירות בסיסיים: לפני ביצוע TMS בנושא אדם יש צורך המסך הראשון בהם אמצעי בטיחות בסיסיים כפי שהוא נוגע חשיפה לשדה מגנטי. במעבדה שלנו אנו פעל בהתאם להנחיות ההקרנה שנקבעו על ידי המכון לבטיחות מגנטי החינוך, תהודה ומחקר 10. במעבדה שלנו אנחנו אף נוהג להוציא אנשים עם היסטוריה משפחתית של התקפי אפילפסיה. כמו כן, אנו דורשים נושאים העוברים TMS של שרירי ES ללבוש אטמי אוזניים ושומר הפה בשל עוצמות גירוי מוקד פחות חזק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלטות חשמל: כדי לבחון את התגובות TMS במערכת המוטורית יש צורך להקליט electromyographic (EMG) אותות שרירי השלד. עבור בשריר FCR אנחנו במקום אלקטרודות על פני השטח הזרוע באמצעות אלקטרודה הסדר דו קוטבית ממוקם longitudinally מעל tהוא השריר על העור מגולח משופשפות כפי שתיארנו קודם לכן 7,11. עבור השרירים הזוקפים תפקידם אנו משתמשים הסדר דומה אלקטרודה ממוקם longitudinally על השרירים ברמה L3-L5 השדרה על עור מגולח משופשפות 8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> TMS אוריינטציה קויל: בעיקר כדי להפעיל נוירונים corticospinal transsynaptically יש צורך למקם את סליל TMS כראוי 12. עבור שרירי FCR אנחנו במקום 70 מ&quot;מ של דמות ושמונה סליל TMS משיק את הקרקפת של 45 מעלות לקו האמצע כך הזרם המושרה לרוחב-האחורי לכיוון המדיאלי, קדמית. עבור השרירים ES אנו משתמשים סליל כפול חרוט כי יש עומק חדירה גדולה יותר נדרשת עקב ייצוג של השרירים האלה להיות עמוק יותר הננס. כאן, הסליל ממוקם כך זורם הנוכחי קדמית אחורית על הכיוון. יש לנו מנהג שונה סליל שלנו עם מערכת מצורף לייזר כדי לסייע לנו subsequent מיצוב מחדש של הסליל הכפול חרוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זיהוי &quot;נקודה חמה&quot;: יש צורך לקבוע את מיקום הגירוי הזה מעורר את המנוע הגדול ביותר עורר פוטנציאליים. עבור בשריר FCR אנו עושים זאת על ידי הזזת בעדינות סליל TMS סביב במרווחים קטנים מאוד לקבוע היכן אנו רואים את המנוע הגדול ביותר עורר משרעת פוטנציאל. נמצא ברגע שאנו מציינים את האזור הזה עם דיו בלתי מחיק על הקרקפת או כובע לייקרה. TMS של שרירי ES משמעותית נוח יותר בבני אדם מאשר TMS של שרירי הגפיים העליונות. לפיכך, יש לנו יעיל TMS שלנו פרוטוקול השרירים ES להגדיל וסבילות זה ואת הכדאיות. כאן, במקום לאתר את &quot;נקודה חמה&quot; אנו משתמשים במדידות אנתרופומטרים לזהות את קודקוד הגולגולת. באופן ספציפי, אנחנו מזהים את קודקוד כצומת של הגולגולת ב sagittal (בין nasinon ו inion) ו העטרה (בין tragus) מטוסים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Biomechanical מיקום: </&gt; חזק במעבדה שלנו כאשר אנו מבצעים TMS הנושאים שרירי FCR יושבים עם היד במצב מנוחה ממושכת 4 מערכת BioDex דינמומטר (איור 2). עם זאת, נציין כי זוהי רק דוגמה אחת אפשרית הגדרת למדידת הכוחות המופעלים. עבור ES הנושאים השרירים מתבקשים לשבת בתנוחה זקופה תוך ידיהם לנוח בחיקם (איור 3). הם יושבים על הכיסא המסתובב עם בסיס הירך ב 90 מעלות ביחס לתא המטען, את הרגל נמוך ב ~ 45 ° ביחס לירך, ועמוד השדרה המותני בשנת posture8 נייטרלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כימות סף מוטור: עבור FCR, אנו קובעים סף המנוע (MT) על ידי מתן פולסים יחיד בהדרגה לעוצמות גירוי עד הפוטנציאלים מנוע עוררו יש שיא ל-אמפליטודות השיא של יותר מ 50 מיקרוולטים של יותר מ -50% של הניסויים (איור 4) . כדי לייעל את פרוטוקול TMS ולהגדיל סבילות היתכנות אנחנו לא קובעים סף המנוע ES השרירים בדיוק כמו כאשר אנו בוחנים את שרירי הגפיים העליונות. במקום זאת, אנו מתחילים את הפרוטוקול TMS על ידי מתן פולסים יחיד הראשוני על 50% מהתפוקה המקסימלית ממריץ כדי לקבוע אם עוצמת הגירוי הוא מעל או מתחת לסף המנוע. אם חבר הפרלמנט האירופי, הוא ציין את עוצמת הגירוי הזה, כהגדרתו MEP להבחין ביחס לרמת הרקע EMG-עוצמת מצטמצם ל -40% מהתפוקה ממריץ כדי לקבוע אם עוצמת הגירוי הוא משנה או העל סף 8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כימות Amplitude MEP באמצעות Single-Pulse TMS: כדי לבחון את המנוע עוררו משרעת הפוטנציאל של FCR שאנו מספקים דופק TMS יחיד &quot;נקודה חמה&quot; בעצימות השווה ל 130% של סף המנוע, לחשב את המשרעת שיא אל שיא . באופן כללי, אנו לנרמל את התוצאה ל פוטנציאל פעולה מקסימלי שריר מתחם סיבים נצפתה הבאים supramaximal גירוי חשמלי של העצב המדיאני. נציין כי גודל MEP היא verתלויה מידת רגישות קליפת המוח y. לפיכך, כאשר הדופק TMS מועבר במהלך התכווצות רקע, כאשר רגישות מוגברת בקליפת המוח, גודל MEP יהיה להגדיל באופן משמעותי. עבור השרירים ES, אנו מספקים דופק TMS אחד עם קודקוד בעצימות 40 או 50% מעל עוצמת המנוע משנה את סף 8. למרבה הצער, בגלל העצבים ההיקפיים innervating השרירים ES אינם נגישים גירוי חשמלי לא נוכל לנרמל את אלו הפוטנציאלים מנוע עורר את פוטנציאל סיבי השריר מתחם הפעולה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כימות משך תקופת שקט באמצעות Single-Pulse TMS: כאשר הדופק TMS לקליפת המוח מועבר בזמן התכווצות שריר זה יהיה לייצר פוטנציאל המנוע עוררו ואחריו קפאון החשמל לפני קורות חיים פעילות מעיד על עיכוב corticospinal ואת המכונות גם הדומם התקופה 13 (איור 5). כדי לכמת את תקופת שקט שאנו מספקים יחידTMS על הדופק &quot;נקודה חמה&quot; בעצימות השווה ל 130% של סף המנוע בעוד הוא משתתף במחקר ביצוע כיפוף פרק היד התכווצות שרירים ב 15% של הכוח המרבי שלהם. אין לנו לכמת בעבר את משך תקופת שקט של שרירי ES, עם זאת, נציין כי ראינו anecdotally קיומה בקבוצה זו השריר כאשר את הדופק TMS id נמסר במהלך התכווצות רקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כימות הנחיית Intracortical באמצעות מותאמים Pulse-TMS: אנו משתמשים לזווג-TMS הדופק לכמת סיוע intracortical 6,7 (איור 6 ו - 7 מייצג את המדידה של FCR והשרירים ES, בהתאמה). עבור בשריר FCR אנו לקבוע תחילה את עוצמת הגירוי צריכה לעורר פוטנציאל המנוע עוררו כי הוא mV בין 0.5-1.0. הבא, אנחנו מספקים מיזוג התת הדופק אשר במעבדה שלנו מוגדר בדרך כלל שווה ל 70% של המנוע הסף-15-msec לפני הפולס המבחן suprathreshold. זה מיזוגהדופק שנשא בתקופה זו לפני דופק את הבדיקה יגדל, או להקל, את המשרעת של המנוע עורר יותר פוטנציאל מאשר דופק מותנית יחיד בעוצמה זהה. עבור קבוצת שרירים ES עוצמת הדופק מיזוג מוגדר עוצמת המנוע משנה שנצפו סף (או 40% או 50% מהתפוקה ממריץ) ואת עוצמת הדופק מבחן מוגדר 40% מעל פני משנה המנוע סף (80% או 90% מהתפוקה ממריץ) 8. נציין כי את עוצמת פעימות מיזוג יכול להיות מגוונת בהתאם המטרה של המחקר. כמו כן, מרווחי הדופק יכול להשתנות בהתאם השריר ואת המיקום היחסי לקליפת המוח שלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כימות קצר מרווח עיכוב Intracortical באמצעות מותאמים Pulse-TMS: אנו משתמשים גם לזווג-TMS הדופק לכמת קצר מרווח עיכוב intracortical 6,7 (איור 6 ו - 7 מייצג את המדידה של שרירי FCR ו - ES, בהתאמה). הנה, גם אתFCR והשרירים ES, נהלים זהים כמתואר למדידת סיוע intracortical למעט interstimulus כי המרווח בין שתי פעימות מצטמצם msec 3. זה דופק מיזוג שנשא בתקופה זו לפני הדופק לבדוק תפחת, או לעכב, את המשרעת של המנוע עורר יותר פוטנציאל מאשר דופק מותנית יחיד בעוצמה זהה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כימות ארוך מרווח עיכוב Intracortical באמצעות מותאמים Pulse-TMS: מתן two זהה מבחן suprathreshold פולסים כי הם מופרדים על ידי 100 מילישניות יכול לשמש גם כדי להעריך את זמן ההפסקה עיכוב intracortical 6,7. במקרה זה, עבור FCR שרירים פוטנציאל המנוע עוררו הקשורים הדופק השני יהיה קטן יותר, או עכבות יותר, מזה קשור הראשונה (איור 8). אין לנו לכמת בעבר ארוכת מרווח עיכוב intracortical בשרירים ES בשל החשש נושא וסבילות. </li></ol> 2. נציג תוצאות: בעקבות משלוח של TMS suprathreshold הדופק, את השרירים להיות מגורה צריך להפגין תגובה נצפות בקלות EMG (MEP) (מאויר איורים 4-8). חביון בין תחילת הגירוי לבין MEP ינועו בין קבוצות השרירים נבדקות, אך FCR היא בדרך כלל 16-19 msec (איור 6) ועל ES הוא 17-22 msec (איור 7; אם כי יש לציין כי במקצועות מסוימים סופי תחילת MEP בשרירים ES קשה יותר לזהות ויזואלית). יצוין, כי כאשר בודקים את שריר ES קבוצה מספר קבוצות שרירים אחרים גם הם גירוי לעין באופן דרמטי בו זמנית (כולל את שרירי לגפיים התחתונות, אשר מיוצגים בתוך האזור הכללי זהה של האיש הקטן). במהלך המדידה של סיוע intracortical את המשרעת MEP הוא בדרך כלל גדול יותר מזה שנצפה עם דופק בלתי מותנית יחיד (Figure 6 ו - 7). עם זאת, הניסיון שלנו כי מידת סיוע משתנה בין קבוצות השרירים עם כמה קבוצות, כגון שרירים כמו FCR-מראה רק סיוע צנוע בנושאים רבים. למדידת עיכוב intracortical קצר מרווח וארוך מרווח ירידה משרעת MEP הוא ציין באופן כללי בהשוואה דופק מותנית יחיד של אינטנסיביות זהה (איורים 6-8). <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig1.jpg" /> באיור 1. המנגנונים הבסיסיים של TMS. סליל TMS משרה שדה מגנטי, אשר חודרת את הקרקפת וגורם אדי הנוכחי בתוך הקורטקס המוטורי. זו הנוכחית אדי אז הוא מסוגל לעורר נוירונים בתוך המוח. איור נדפס מ גינלי וקלארק, בעיתונות 14. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig2.jpg" /> באיור 2. הגדרת לביצוע T<html> MS על השריר FCR. הערה ההקלטה של ​​electromyogram (EMG) אותות מן האמה, ואת ההנעה TMS על הקורטקס המוטורי. אנחנו בדרך כלל גם שריר כוחות שיא, ולהשתמש גירוי חשמלי עצבי היקפי להשיג את המתחם מקסימלי סיב השריר פוטנציאל פעולה, כמו זו שימושית לפרש ערכים משרעת (למשל, ניתן לבטא MEP יחסית התגובה שריר מקסימלי בניגוד מוחלט mV ערך אשר יכול להיות מושפע מאוד לא פיזיולוגי גורמים כגון רקמת שומן תת עורית). איור נדפס מבין האפשרויות הבאות: קלארק et al. 2008 9, קלארק et al. 2010 6, ו גינלי et al. 2010 7. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig3.jpg" /> באיור 3. הגדרת לביצוע TMS על שרירי spinale ספינאה. איור נדפס מ גוס et al. 2011 8. _upload/3387/3387fig4.jpg &quot;/&gt; איור 4. דוגמה קביעת סף המנוע. עקבות EMG לייצג את המנוע עורר תגובה פוטנציאל (MEP) לעוצמות גירוי בהדרגה (מיוצג כאחוז פלט ממריץ (SO)). שים לב ב בעוצמות נמוכות (28-30% של SO) חברי הפרלמנט האירופי קטן מאוד היו שהושרו (סף משנה), אבל ב 32% כך MEP הושרה כי סף המנוע הגיע (המוגדר בדרך כלל כמו חבר הפרלמנט האירופי, עם אמפליטודה עמ&gt; 50 μV). איור נדפס מ גינלי וקלארק, בעיתונות 14. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig5.jpg" /> . איור 5 TMS במהלך התכווצות: מנוע עורר תקופה פוטנציאל &amp; שותק. תקופת שקט כאשר הנושא הוא ציין מבצע התכווצות קלה גירוי יחיד מוחלת על הקורטקס המוטורי. החלק הראשון של התקופה הוא שותקבשל עיכוב חוט השדרה ואת החלק השני מיוחסת עיכוב קורטיקליים, קולטני GABA-B בפרט. אין דרך לכמת את הקונצנזוס משך תקופת שקט, אך הממצאים שלנו מצביעים על כך גם הגדרת אותו מתחילת גירוי או תחילת MEP להחזיר את האות של התערבות מרצון electromyogram הוא 15 אמין ביותר. איור נדפס מ קלארק מהיר, 2011 16 ו גינלי וקלארק, בעיתונות 14. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig6.jpg" /> איור 6. שינוי מנוע עורר פוטנציאל TMS בגודל ith הדופק לזווג של שריר FCR. מדידה של עיכוב קצר מרווח intracortical (SICI) ו סיוע intracortical (ICF). כדי לכמת SICI ו ICF הדופק מיזוג (CP) מוגדר מתחת לסף המנוע, ואת הדופק הבדיקה (TP) מוגדר לעורר MEP של בין 0.5-1 mV. במרווחי זמן קצר interstimulus(לדוגמא: 3-msec) למחסום מעכב את MEP בהשוואה TP בלבד (SICI), ואילו במרווחים interstimulus יותר (למשל, 15 msec) זה מקל על MEP (ICF). CP: דופק אוויר, TP: איור מבחן הדופק נדפס מ קלארק et al, 2010 6, גינלי et al.. 2010 14, קלארק מהיר, 2011 16 ו גינלי וקלארק, בעיתונות 14. <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig7.jpg" /> איור 7. שינוי מנוע עורר בגודל פוטנציאל עם TMS הדופק לזווג של שריר ES. דוגמה של עקבות EMG מן השרירים ואת תפקידם ספינאה מדידת עיכוב קצר מרווח intracortical (SICI) ו סיוע intracortical (ICF). איור נדפס מ גוס et al. 2011 8. <img alt="איור 8" src="/files/ftp_upload/3387/3387fig8.jpg" /> איור 8. שינוי מנוע Evoפוטנציאל ked בגודל עם TMS הדופק לזווג. מדידה של עיכוב ארוך מרווח intracortical (LICI). כדי לכמת LICI two פולסים הבדיקה מועברות בהפרש interstimulus של 100 msec. התוצאה MEP השני להיות מעוכבת בהשוואה MEP הראשונה. איור נדפס מ קלארק et al. 2010 6, גינלי et al. 2010 7 ו גינלי וקלארק, בעיתונות 14.

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><th> שם ציוד </th><th> חברה </th><th> מספר קטלוגי </th><th> הערות (אופציונלי) </th></tr><tr><td> גירוי מגנטי transcranial 2002 גירוי מגנטי transcranial Bi-Stim2 הספרה שמונה 70 מ&quot;מ סליל קון פעמיים קויל </td><td> חברת Magstim </td><td> NA </td><td> TMS ציוד (כולל סלילים) </td></tr><tr><td> Biodex מערכת 4 </td><td> Biodex </td><td> NA </td><td> מד כח </td></tr><tr><td> Biopac MP150 System Data Acquisition </td><td> Biopac </td><td> MP150WSW </td><td> AD ממיר עבור EMG כוח </td></tr><tr><td> AcqKnowledge 4.0 נתונים רכישת תוכנה </td><td> Biopac </td><td> ACK100W </td><td></td></tr><tr><td> Nikomed Trace 1 אלקטרודות א.ק.ג. </td><td> Nikomed </td><td> 2015 </td><td> EMG האלקטרודות </td></tr><tr><td> ממריץ זרם קבוע </td><td> Digitimer </td><td> DS7A </td><td> עצבים היקפיים ממריץ </td></tr></tbody></table>

utilizing transcranial magnetic stimulation to study the human neuromuscular system

גירוי מגנטי Transcranial (TMS) כבר בשימוש במשך יותר מ -20 שנה 1, גדלה במהירות בעשור האחרון בפופולריות. בעוד השימוש TMS התרחב המחקר של מערכות ותהליכים רבים במהלך הזמן הזה, את הבקשה המקורית, ואולי אחד השימושים הנפוצים ביותר של TMS כרוכה בלימוד, פיזיולוגיה פלסטיות והתפקוד של המערכת התוקפת בני אדם. TMS הדופק יחיד להחיל את הקורטקס המוטורי שמרגש עצב פירמידליים transsynaptically 2 (איור 1) ואת התוצאות בתגובה electromyographic מדידים שניתן להשתמש בהם כדי ללמוד להעריך את היושרה ואת רגישות בדרכי corticospinal בבני אדם 3. בנוסף, ההתקדמות גירוי מגנטי עכשיו מאפשר חלוקה של עירור קורטיקלי לעומת השדרה 4,5. לדוגמה, זיווג, הדופק TMS ניתן להשתמש כדי להעריך את המאפיינים ואת facilitatory מעכבות intracortical על ידי שילוב של מצבing הגירוי גירוי הבדיקה במרווחים שונים interstimulus 3,4,6-8. במאמר זה הווידאו נדגים את ההיבטים המתודולוגיים והטכניים של טכניקות אלה. באופן ספציפי, נדגים הדופק יחיד ו לזווג הדופק טכניקות TMS כפי שהוחל על Carpi מכופף radialis (FCR) שרירים, כמו גם את תפקידם ספינאה (ES) השרירים. במעבדה שלנו מחקרים השריר FCR כפי שהוא עניין במחקר שלנו על ההשפעות של חוסר תנועה היד יד יצוק על ביצועי השריר מופחת 6,9, ואנחנו המחקר השרירים ES בשל הרלוונטיות שרירים אלו קליני כפי שהוא מתייחס כאבי גב תחתון 8. עם זאת כאמור, יש לציין כי TMS שימש ללמוד שרירים רבים של היד ביד, ואת הרגליים, וצריך לחזר כי ההפגנות שלנו FCR ואת קבוצות השרירים ES נבחרו רק דוגמאות של TMS בשימוש ללמוד את התוקפת אדם המערכת.

Watch this Scientific Journal Video about Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System at JoVE.com

Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

גירוי מגנטי Transcranial (TMS) הוא כלי פולשני לקבל תובנות על הפיזיולוגיה והתפקוד של מערכת העצבים האנושית. כאן, אנו מציגים טכניקות TMS שלנו ללמוד רגישות קליפת המוח של הגפה העליונה שרירי הגב התחתון.

ניצול גירוי מגנטי Transcranial לחקר מערכת Neuromuscular האדם

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade.  While ...

utilizing-transcranial-magnetic-stimulation-to-study-human

Google

Research

JoVE Journal

Medicine

26.4K Views.  Ohio University. גירוי מגנטי Transcranial (TMS) הוא כלי פולשני לקבל תובנות על הפיזיולוגיה והתפקוד של מערכת העצבים האנושית. כאן, אנו מציגים טכניקות TMS שלנו ללמוד רגישות קליפת המוח של הגפה העליונה שרירי הגב התחתון.

Video: Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

A Murine Model of Muscle Training by Neuromuscular Electrical Stimulation

Neuromuscular electrical stimulation (NMES) is a common clinical modality that is widely used to restore1, maintain2 or enhance3-5 muscle functional capacity. Transcutaneous surface stimulation of skeletal muscle involves a current flow between a cathode and an anode, thereby inducing excitement of the motor unit and the surrounding muscle fibers. 
NMES is an attractive modality to evaluate skeletal muscle adaptive responses for several reasons. First, it provides a reproducible experimental model in which physiological adaptations, such as myofiber hypertophy and muscle strengthening6, angiogenesis7-9, growth factor secretion9-11, and muscle precursor cell activation12 are well documented. Such physiological responses may be carefully titrated using different parameters of stimulation (for Cochrane review, see 13). In addition, NMES recruits motor units non-selectively, and in a spatially fixed and temporally synchronous manner14, offering the advantage of exerting a treatment effect on all fibers, regardless of fiber type. Although there are specified contraindications to NMES in clinical populations, including peripheral venous disorders or malignancy, for example, NMES is safe and feasible, even for those who are ill and/or bedridden and for populations in which rigorous exercise may be challenging. 
Here, we demonstrate the protocol for adapting commercially available electrodes and performing a NMES protocol using a murine model. This animal model has the advantage of utilizing a clinically available device and providing instant feedback regarding positioning of the electrode to elicit the desired muscle contractile effect. For the purpose of this manuscript, we will describe the protocol for muscle stimulation of the anterior compartment muscles of a mouse hindlimb.

A murine model of neuromuscular electrical stimulation (NMES), a safe and inexpensive clinical modality, to the anterior compartment muscles is described. This model has the advantage of modifying a readily available clinical device for the purpose of eliciting targeted and specific muscle contractions in mice.

דגם Murine של אימון שרירים באמצעות גירוי חשמלי neuromuscular

Neuromuscular electrical stimulation (NMES) is a common clinical modality that is widely used to restore1, maintain2 or enhance3-5 muscle functional ...

Human Neuroendocrine Tumor Cell Lines as a Three-Dimensional Model for the Study of Human Neuroendocrine Tumor Therapy

Neuroendocrine tumors (NETs) are rare tumors, with an incidence of two per 100,&#x200A;000 individuals per year, and they account for 0.5% of all human malignancies.1 Other than surgery for the minority of patients who present with localized disease, there is little or no survival benefit of systemic therapy. Therefore, there is a great need to better understand the biology of NETs, and in particular define new therapeutic targets for patients with nonresectable or metastatic neuroendocrine tumors. 3D cell culture is becoming a popular method for drug screening due to its relevance in modeling the in vivo tumor tissue organization and microenvironment.2,3 The 3D multicellular spheroids could provide valuable information in a more timely and less expensive manner than directly proceeding from 2D cell culture experiments to animal (murine) models.
To facilitate the discovery of new therapeutics for NET patients, we have developed an in vitro 3D multicellular spheroids model using the human NET cell lines. The NET cells are plated in a non-adhesive agarose-coated 24-well plate and incubated under physiological conditions (5% CO2, 37 &deg;C) with a very slow agitation for 16-24 hr after plating. The cells form multicellular spheroids starting on the 3rd or 4th day. The spheroids become more spherical by the 6th day, at which point the drug treatments are initiated. The efficacy of the drug treatments on the NET spheroids is monitored based on the morphology, shape and size of the spheroids with a phase-contrast light microscope. The size of the spheroids is estimated automatically using a custom-developed MATLAB program based on an active contour algorithm. Further, we demonstrate a simple method to process the HistoGel embedding on these 3D spheroids, allowing the use of standard histological and immunohistochemical techniques. 
This is the first report on generating 3D spheroids using NET cell lines to examine the effect of therapeutic drugs. We have also performed histology on these 3D spheroids, and displayed an example of a single drug's effect on growth and proliferation of the NET spheroids. Our results support that the NET spheroids are valuable for further studies of NET biology and drug development.

We present a simple agarose overlay platform to grow 3D multicellular spheroids using neuroendocrine cancer cell lines. This method provides a very convenient way to examine the effect of therapeutic drugs on the neuroendocrine tumor cells. It could also help us establish human neuroendocrine tumor spheroids for cancer therapy.

האדם תאים סרטניים נוירואנדוקריניים קווים כמו מודל תלת ממדי לחקר הטיפול האנושי גידול נוירואנדוקריניים

Neuroendocrine tumors (NETs) are rare tumors, with an incidence of two per 100,&#x200A;000 individuals per year, and they account for 0.5% of all human ...

Utilizing Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to Improve Language Function in Stroke Patients with Chronic Non-fluent Aphasia

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been shown to significantly improve language function in patients with non-fluent aphasia1. In this experiment, we demonstrate the administration of low-frequency repetitive TMS (rTMS) to an optimal stimulation site in the right hemisphere in patients with chronic non-fluent aphasia. A battery of standardized language measures is administered in order to assess baseline performance. Patients are subsequently randomized to either receive real rTMS or initial sham stimulation. Patients in the real stimulation undergo a site-finding phase, comprised of a series of six rTMS sessions administered over five days; stimulation is delivered to a different site in the right frontal lobe during each of these sessions. Each site-finding session consists of 600 pulses of 1 Hz rTMS, preceded and followed by a picture-naming task. By comparing the degree of transient change in naming ability elicited by stimulation of candidate sites, we are able to locate the area of optimal response for each individual patient. We then administer rTMS to this site during the treatment phase. During treatment, patients undergo a total of ten days of stimulation over the span of two weeks; each session is comprised of 20 min of 1 Hz rTMS delivered at 90% resting motor threshold. Stimulation is paired with an fMRI-naming task on the first and last days of treatment. After the treatment phase is complete, the language battery obtained at baseline is repeated two and six months following stimulation in order to identify rTMS-induced changes in performance. The fMRI-naming task is also repeated two and six months following treatment. Patients who are randomized to the sham arm of the study undergo sham site-finding, sham treatment, fMRI-naming studies, and repeat language testing two months after completing sham treatment. Sham patients then cross over into the real stimulation arm, completing real site-finding, real treatment, fMRI, and two- and six-month post-stimulation language testing.

We explore the use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to improve language abilities in patients with chronic stroke and non-fluent aphasia. After identifying a site in the right frontal gyrus for each patient that responds optimally to stimulation, we target this site during ten days of rTMS treatment.

ניצול גירוי מגנטי Transcranial חוזר כדי לשפר את תפקוד שפה בחולי שבץ עם אפזיה ללא רהוטה הכרונית

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been shown to significantly improve language function in patients with non-fluent aphasia1. In this ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including Parkinson's and Huntington's can disrupt it. People with Parkinson's disease, for example, tend to have increased saccadic latencies. Consequently, the quantitative measurement of saccadic eye movements has received considerable attention as a potential biomarker for neurodegenerative conditions. A lot more can be learned about the brain in both health and disease by observing what happens to eye movements when the function of specific brain areas is perturbed. Deep brain stimulation is a surgical intervention used for the management of a range of neurological conditions including Parkinson's disease, in which stimulating electrodes are placed in specific brain areas including several sites in the basal ganglia. Eye movement measurements can then be made with the stimulator systems both off and on and the results compared. With suitable experimental design, this approach can be used to study the pathophysiology of the disease being treated, the mechanism by which DBS exerts it beneficial effects, and even aspects of normal neurophysiology.

This paper describes the use of quantitative measurement of eye movements in conjunction with stimulation of focal areas of the deep brain in order to study physiology, pathophysiology, and the mechanisms of deep brain stimulation.

שימוש Saccadometry עם דיפ גירוי המוח לחקר תפקוד מוח נורמלי ופתולוגיים

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

Using Retinal Imaging to Study Dementia

The retina offers a unique &#8220;window&#8221; to study pathophysiological processes of dementia in the brain, as it is an extension of the central nervous system (CNS) and shares prominent similarities with the brain in terms of embryological origin, anatomical features and physiological properties.&#160; The vascular and neuronal structure in the retina can now be visualized easily and non-invasively using retinal imaging techniques, including fundus photography and optical coherence tomography (OCT), and quantified semi-automatically using computer-assisted analysis programs. Studying the associations between vascular and neuronal changes in the retina and dementia could improve our understanding of dementia and, potentially, aid in diagnosis and risk assessment.&#160; This protocol aims to describe a method of quantifying and analyzing retinal vasculature and neuronal structure, which are potentially associated with dementia. This protocol also provides examples of retinal changes in subjects with dementia, and discusses technical issues and current limitations of retinal imaging.

The retina shares prominent similarities with the brain and thus represents a unique window to study vasculature and neuronal structure in the brain non-invasively. This protocol describes a method to study dementia using retinal imaging techniques. This method can potentially aid in diagnosis and risk assessment of dementia.

באמצעות הדמיה ברשתית ללמוד דמנציה

The retina offers a unique &#8220;window&#8221; to study pathophysiological processes of dementia in the brain, as it is an extension of the central ...

Surgical Labyrinthectomy of the Rat to Study the Vestibular System

To study the vestibular system or the vestibular compensation process, a number of methods have been developed to cause vestibular damage, including surgical or chemical labyrinthectomy and vestibular neurectomy. Surgical labyrinthectomy is a relatively simple, reliable, and rapid method. Here, we describe the surgical technique for rat labyrinthectomy. A postauricular incision is made under general anesthesia to expose the external auditory canal and the tympanic membrane, after which the tympanic membrane and the ossicles are removed without the stapes. The stapes artery, which is located between the stapes and the oval window, is a vulnerable structure and must be preserved to obtain a clear surgical field. A hole to fenestrate the vestibule is made with a 2.1-mm drill bur superior to the stapes. Then, 100% ethanol is injected through this hole and aspirated several times. Meticulous dissection under a microscope and careful bleeding control are essential to obtain reliable results. Symptoms of vestibular loss, such as nystagmus, head tilting, and a rolling motion, are seen immediately after surgery. The rotarod or rotation chair test can be used to objectively and quantitatively evaluate the vestibular function.

This protocol describes the surgical labyrinthectomy of a rat, which is a useful method for studying the vestibular system.

Labyrinthectomy כירורגית של העכברוש ללמוד את מערכת שיווי המשקל

To study the vestibular system or the vestibular compensation process, a number of methods have been developed to cause vestibular damage, including ...

Updated Technique for Reliable, Easy, and Tolerated Transcranial Electrical Stimulation Including Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive method of neuromodulation using low-intensity direct electrical currents. This method of brain stimulation presents several potential advantages compared to other techniques, as it is noninvasive, cost-effective, broadly deployable, and well-tolerated provided proper equipment and protocols are administered. Even though tDCS is apparently simple to perform, correct administration of the tDCS session, especially the electrode positioning and preparation, is vital for ensuring reproducibility and tolerability. The electrode positioning and preparation steps are traditionally also the most time consuming and error-prone. To address these challenges, modern tDCS techniques, using fixed-position headgear and pre-assembled sponge electrodes, reduce complexity and setup time while also ensuring that the electrodes are consistently placed as intended. These modern tDCS methods present advantages for research, clinic, and remote-supervised (at home) settings. This article provides a comprehensive step-by-step guide for administering a tDCS session using fixed-position headgear and pre-assembled sponge electrodes. This guide demonstrates tDCS using commonly applied montages intended for motor cortex and dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) stimulation. As described, selection of the head size and montage-specific headgear automates electrode positioning. Fully assembled pre-saturated snap-electrodes are simply affixed to the set position snap-connectors on the headgear. The modern tDCS method is shown to reduce setup time and reduce errors for both novice and expert operators. The methods outlined in this article can be adapted to different applications of tDCS as well as other forms of transcranial electrical stimulation (tES) such as transcranial alternating current stimulation (tACS) and transcranial random noise stimulation (tRNS). However, since tES is application specific, as appropriate, any methods recipe is customized to accommodate subject, indication, environment, and outcome specific features.

When administering transcranial direct current stimulation (tDCS), reproducible electrode preparation and placement are vital for a tolerated and effective session. The purpose of this article is to demonstrate updated modern setup procedures for the administration of tDCS and related transcranial electrical stimulation techniques, such as transcranial alternating current stimulation (tACS).

טכניקה מעודכנת עבור אמין, קל, ונסבל גירוי חשמלי Transcranial כולל Transcranial גירוי נוכחי ישיר

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive method of neuromodulation using low-intensity direct electrical currents. This method of ...

Visualization of Endogenous Mitophagy Complexes In Situ in Human Pancreatic Beta Cells Utilizing Proximity Ligation Assay

Mitophagy is an essential mitochondrial quality control pathway, which is crucial for pancreatic islet beta cell bioenergetics to fuel glucose-stimulated insulin release. Assessment of mitophagy is challenging and often requires genetic reporters or multiple complementary techniques not easily utilized in tissue samples, such as primary human pancreatic islets. Here we demonstrate a robust approach to visualize and quantify formation of key endogenous mitophagy complexes in primary human pancreatic islets. Utilizing the sensitive proximity ligation assay technique to detect interaction of the mitophagy regulators NRDP1 and USP8, we are able to specifically quantify formation of essential mitophagy complexes in situ. By coupling this approach to counterstaining for the transcription factor PDX1, we can quantify mitophagy complexes, and the factors that can impair mitophagy, specifically within beta cells. The methodology we describe overcomes the need for large quantities of cellular extracts required for other protein-protein interaction studies, such as immunoprecipitation (IP) or mass spectrometry, and is ideal for precious human islet&#160;samples generally not available in sufficient quantities for these approaches. Further, this methodology obviates the need for flow sorting techniques to purify beta cells from a heterogeneous islet population for downstream protein applications. Thus, we describe a valuable protocol for visualization of mitophagy highly compatible for use in heterogeneous and limited cell populations.

This protocol outlines a method for quantitative analysis of mitophagy protein complex formation specifically in beta cells from primary human islet samples. This technique thus allows analysis of mitophagy from limited biological material, which are crucial in precious human pancreatic beta cell samples.

ויזואליזציה של מתחמי מיטוגניים אנדוגני באתרו בתאי בטא הלבלב האנושי ניצול שיטת סמיכות הקירבה

Mitophagy is an essential mitochondrial quality control pathway, which is crucial for pancreatic islet beta cell bioenergetics to fuel glucose-stimulated ...

Employing the Forced Oscillation Technique for the Assessment of Respiratory Mechanics in Adults

There is increasing interest in the use of the forced oscillation technique (FOT) or oscillometry to characterize respiratory mechanics in healthy and diseased individuals. FOT, a complementary method to traditional pulmonary function testing, utilizes a range of oscillatory frequencies superimposed on tidal breathing to measure the functional relationship between airway pressure and flow. This passive assessment provides an estimate of respiratory system resistance (Rrs) and reactance (Xrs) that reflect airway caliber and energy storage and dissipation, respectively. Despite the recent increase in popularity and updated Technical Standards, clinical adoption has been slow which relates, in part, to the lack of standardization regarding the acquisition and reporting of FOT data. The goal of this article is to address the lack of standardization across laboratories by providing a comprehensive written protocol for FOT and an accompanying video. To illustrate that this protocol can be utilized irrespective of a particular device, three separate FOT devices have been employed in the case examples and video demonstration. This effort is intended to standardize the use and interpretation of FOT, provide practical suggestions, as well as highlight future questions that need to be addressed.

As the use of forced oscillation technique (FOT) is increasingly utilized to characterize respiratory mechanics, there is a need to standardize methods with respect to nascent technical guidelines and various manufacturer's recommendations. A detailed protocol is provided including FOT assessment and interpretation for two cases to facilitate the standardization of methods.

שימוש בטכניקת התנודה הכפויה להערכת מכניקה נשימתית במבוגרים

There is increasing interest in the use of the forced oscillation technique (FOT) or oscillometry to characterize respiratory mechanics in healthy and ...

Study Design for Navigated Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Speech Cortical Mapping

The cortical areas involved in human speech should be characterized reliably prior to surgery for brain tumors or drug-resistant epilepsy. The functional mapping of language areas for surgical decision-making is usually done invasively by electrical direct cortical stimulation (DCS), which is used to identify the organization of the crucial cortical and subcortical structures within each patient. Accurate preoperative non-invasive mapping aids surgical planning, reduces time, costs, and risks in the operating room, and provides an alternative for patients not suitable for awake craniotomy. Non-invasive imaging methods like MRI, fMRI, MEG, and PET are currently applied in presurgical design and planning. Although anatomical and functional imaging can identify the brain regions involved in speech, they cannot determine whether these regions are critical for speech. Transcranial magnetic stimulation (TMS) non-invasively excites the cortical neuronal populations by means of electric field induction in the brain. When applied in its repetitive mode (rTMS) to stimulate a speech-related cortical site, it can produce speech-related errors analogous to those induced by intraoperative DCS. rTMS combined with neuronavigation (nrTMS) enables neurosurgeons to preoperatively assess where these errors occur and to plan the DCS and the operation to preserve the language function. A detailed protocol is provided here for non-invasive speech cortical mapping (SCM) using nrTMS. The proposed protocol can be modified to best fit the patient- and site-specific demands. It can also be applied to language cortical network studies in healthy subjects or in patients with diseases that are not amenable to surgery.

Navigated repetitive transcranial magnetic stimulation is a highly efficient non-invasive tool for mapping speech-related cortical areas. It helps in designing brain surgery and speeds up the direct cortical stimulation conducted during the surgery. This report describes how to perform speech cortical mapping reliably for preoperative evaluation and research.

תכנון מחקר לגירוי מגנטי טרנס-גולגולתי חוזר ונשנה למיפוי קליפת המוח של דיבור

The cortical areas involved in human speech should be characterized reliably prior to surgery for brain tumors or drug-resistant epilepsy. The functional ...