מחקר זה נתמך על ידי מענקים מהקרן לחקר - פלנדריה (FWO, פרויקט מס G.0420.02 וG.0443.11N), קרן הרקולס (מענק מס AUHA0012), פעולות מחקר מרוכזת (מימון GOA) מאוניברסיטת אנטוורפן, ו חסות בחלקו על ידי הנציבות האירופית - FP6 פרויקט דימי, LSHB-CT-2005-512,146 וEC - FP6 פרויקט אמיל LSHC-CT-2,004-503,569 לA.VdL. G.DG וCP הם בחורי דוקטורט של קרן המחקר - פלנדריה (FWO).

1. הכנה של הגירויים שמיעתיים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראשון להקליט את קול לגירויים בזמן שמתנהל בתוך הנישא של מערכת MR 7T. משעמם הוא מקום מוקף שיכול לעוות את הגירויים השמיעתיים וכתוצאה מכך השיפור של תדרי שמיעה מסוימים. איור 1 מציג את התדרים משופרים והמדוכאים, כפי שמוצג על ידי ההקלטות של רעש לבן שנעשה במיקום של הראש של ציפור בתוך המגנט שלנו נשאו באמצעות מיקרופון של סיבים אופטיים (Optimic 1160, Optoacoustics). כדי לפצות השיפור המלאכותי הזה, פונקצית אקולייזר מוחלת על כל גירוי באמצעות תוכנת WaveLab. להגדרה המסוימת שלנו, הפונקציה מורכבת מליבת גאוס עם הפרמטרים הבאים: המשרעת המרבית:-20dB, מרוכז על 3,750 הרץ, רוחב: 0.05 אוקטבות (מקביל לטווח 2,500-5,000 הרץ למערכת שלנו). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגירויים הם השיר מורכבים מכמה מוטיבים שיר אישיים של כל ציפור משולבת עם תקופות של שתיקה. דuration של תקופות השקטות הללו מותאמים כדי לשמור על הסכום הכולל של קול ודממה זהה על כל הגירויים. בנייה זו חוסכת בשונות התוך אישית והבין אישית טבעית באורך שיר. האורך הכולל של כל גירוי הוא 16 שניות. עוצמתו של כל שיר הוא מנורמל במונחים של התאמת שורש ממוצע מרובעת וגבוה לעבור סינון ב 400 הרץ, לפני ששולב בגירוי המלא (שיר ותקופות שקטות). מניפולציות אלו נעשות שימוש בתוכנת Praat. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הניסוי מורכב מON / OFF תקופות לחסום לסירוגין עיצוב שמיעתי גירוי (על בלוקים) עם תקופות מנוחה (מחוץ לגושים) (איור 2). כל בלוק (לסירוגין) נמשך 16 שניות בלבד, אשר תואמת את זמן רכישת 2 תמונות (ראה בהמשך לרכישה). כל סוג גירוי מוצג 25 פעמים, וכתוצאה מהרכישה של 50 תמונות לכל גירוי וכל נושא. סדר הצגת התנאים צריך להיות אקראי בתוך וביןנושאים. סדר אקראי זה של הגירויים יכול להיות מקודד בתוכנת מצגת. </li></ol> 2. הכנת נושא 2.1 נושא וגודל קבוצה כאן אנו מציגים פרוטוקול במיוחד מותאם לשימוש (למבוגרים בלבד) פינק זברה. הבחירה של המינים תלויים בשאלות מדעיות. עם זאת, שיקולים אחרים כמו חוסן ציפור להרדמה יכולים גם להילקח בחשבון. הזברה פינק (Taeniopygia guttata) צריך להיות שוכנו בבתי גידול תחת אור 12 שעות: photoperiod החשוך 12 שעות ויש לי גישה כלרצונך מודעת מזון ומים לאורך כל תקופת המחקר. המספר מינימאלי של אנשים לניסוי הוא 15. מספר זה לוקח בחשבון את הרגישות של fMRI ספין הד והשונות בין הפרט הטבעי של תופעות ביולוגיות שנמדדו בניסוי. 2.2 התקנת ההתקנה והכנה של בעלי החיים (לפירוטשל הציוד המשומש, אנו מתייחסים לרשימה של חומרים כימיים וציוד ספציפיים בסוף המאמר זה) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את מסיכת המקור על מיטת בדיקת MRI של מערכת MR 7T ולחבר אותו למכשיר בקר הגז עם צינורות פלסטיק. פתח את שני בקבוקי גז חנקן והחמצן והפעל את התקן בקר הגז (חמצן קצב זרימה: 200 סמ&quot;ק / דקה; חנקן: 400 סמ&quot;ק / דקה). </li></ol> כאמור, מערכת MR 7T משמשת בהתקנה המוצגת. מערכות אחרות MR עם עוצמות שדה שונות הם גם אפשרי, אבל ב7T תושג פשרה טובה בין יחס אות לרעש ורמה של חפצים רגישים (ראה דיון). בעוצמות שדה גבוהות יותר יחס אות לרעש יגדל יחד עם מידת רגישות של חפצים. <ol start="2" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המערכת המבוקרת המשוב ומכשיר זרימת אוויר חם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטשטש פינק הזברה עם 3% isoflurane בתערובת של חמצן וחנקן על ידי הצגת מקורולתוך המסכה ומחזיק את ראשו כלפי מטה, עד שציפור היא anesthetised באופן מלא. זה יכול להיות מאומת על ידי משיכת הרגל בשקט: כאשר ציפור היא מסומם לחלוטין הרגל לא חזר בו על ידי ציפור. בנוסף, העיניים של ציפור תהיה סגורות בחלקו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להציג את הבדיקה טמפרטורת הביוב להקרין את טמפרטורת הגוף ולנטר את קצב הנשימה על ידי הצבת חיישן פנאומטי מתחת לבטן פינק הזברה. סגור את מעיל כדי לרסן את הגוף של ציפור (איור 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על קצב נשימה בטווח של 40 - 100 נשימות לדקה ולשמור על טמפרטורת גוף קבועה בטווח צר של 40 ± 0.5 ° C. כאשר טווח הנשימה הוא נמוך מדי / גבוה, להתאים את הרמה של הרדמה (% isoflurane) בהתאם. כאשר הבעיה נמשכת, יש להפסיק את הניסוי ובעלי החיים הוסרו מההתקנה על מנת להתאושש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את הרמקולים הדינמיים שאינם מגנטיים בכל צד של ראש הזברה פינק ונגדnect אותם למגבר. ודא שאת החוטים של הרמקולים הובילו מבדיקת הטמפרטורה, כי זה יכול להשפיע על קריאת הטמפרטורה כאשר קרוב מדי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את משטח סליל RF בחלק העליון של ראש הזברה פינק והעמדה פינק הזברה במרכז המגנט (באופן אוטומטי למרכז של סליל השידור שממוקם באמצע של המגנט). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפחית את רמת ההרדמה לרמה של 1.5% isoflurane מעורבבים עם חמצן וחנקן. </li></ol> 3. רכישת נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש סט של sagittal 1, 1 אופקי ו1 (GE) תמונת הסקאוט שיפוע הד העטרה (-טייס תלת רצף) וסטים של תמונות רב חתך אופקיות, העטרה ועל sagittal (הטסת T-2 משוקלל מהיר רכישת רגיעה משופרת ( נדיר) רצף SE) כדי לקבוע את מיקומו של המוח במגנט (איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקטין את הרעש של הדרגתיים על ידי הגדלת הרמפה פעמיהם ל -1,000 μs. </li> &lt;li&gt; הכן את רצף fMRI: T נדיר רצף 2 משוקלל, יעיל TE: 60 אלפיות השני, טוני: 2,000 אלפיות שני, גורם נדיר: 8, FOV: 16 מ&quot;מ, גודל מטריצה: 64 x 32, נטייה: sagittal, עובי פרוס: 0.75 מ&quot;מ עובי, בין פרוסה פער: 0.05 מ&quot;מ, 15 פרוסות המכסות כמעט את כל המוח (איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את פרוטוקול השמיעה (גירויים שמיעתיים ועיתוי של מסירת גירוי) בתוכנת המצגת. פרוטוקול זה מורכב מרצף של פקודות - לייזום של גירויים שמיעתיים ספציפיים - המתבצעים במספר-סריקה ספציפי. בכל חזרות בתוך רצף fMRI, תוכנת הסורק תשלח הדק לתוכנת המצגת השמיעתית אשר בתורו רושמת את מספר הסריקה ומבצעת את הפקודה המתאימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להבטיח שתוכנת המצגת השמיעתית לא לפספס שום הדק מהסורק, פרוטוקול השמיעה הוא יזם ראשון. ברגע שהפרוטוקול טעון באופן מלא, את רצף fMRI הוא התחיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל ניסוי fMRI הוא קדמה הרכישה של 12 תמונות דמה כדי לאפשר את האות מיוחסת לרעש הסורק כדי להגיע למצב יציב לפני שמתחיל גירוי שמיעתי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר רכישת אפס למלא את הנתונים ל64 x 64. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תסתכל (ראשוני) ראשון בתוצאות באמצעות הכלי פונקציונלי של פאראוויזיון (עיבוד אפשרות / הדמיה תפקודית). לחשב את ההפרש בין תגובת BOLD כל על בלוקים ובסיסיים (OFF בלוקים). ניתוח זה נותן אינדיקציה ראשונה של האיכות של הניסוי. אם לא באה לידי ביטוי בהפעלה האזורים השמיעתיים הראשוניים בשלב זה, את ציפור שכנראה לא שומעת / עיבד את הגירויים השמיעתיים עקב בעיות טכניות עם הצגת הגירוי, רמת הרדמה, וכו &#39;צריכה להיות מאומתת ההתקנה והמדידה החוזרת ונשנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלת רצף נדיר 3D האנטומי T2 משוקלל באותו כיוון כמו סריקות fMRI הקודמות ועם TE היעיל: 60 אלפיות השנייה, טוני: 2,000 אלפיות שניים, גורם נדיר: 8, FOV: 16 מ&quot;מ, גודל מטריצה: 256 x 128 x 64. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפס למלא את הנתונים עד 256 x 256 x 256. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את הזברה פינק מהמיטה בדיקת MRI ולתת לו להתאושש מההרדמה בכלוב מתחת לפנס אדום. בדרך כלל, ההתאוששות של פינק זברה אחרי ההרדמה isoflurane הולכת מהר יחסית (5 דק &#39;מקסימאלי). רק לאחר כמה דקות, הציפורים ינסו לקום ופעם אחת ציפור הוא התאושש באופן מלא, זה יהיה לשבת על ענף במקום לשבת בתחתית הכלוב. משך ההרדמה הוא כ 2 שעות לניסוי הנוכחי. הזמן המרבי של ההרדמה isoflurane להחיל פרושים זברה במעבדה שלנו הוא 6 שעות, שלאחריו גם את ציפורים התאוששו בתוך 5 דקות. </li></ol> 4. עיבוד נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המרת MR-נתונים לניתוח או בפורמט Nifti. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בגלל SPM פותח כדי לעבד את נתוני ה-fMRI שנרכשו בבני אדם, כלומר לvoxels של כ 2 מ&quot;מ. הגדרות SPM רבות מותאמות לגודל voxel המשוער זה. אם אחד לא עושה wנמלה כדי לשנות את כל ההגדרות האלה, הדרך הפשוטה ביותר היא להמשיך להגדיל את גודל voxel של נתוני ה-fMRI ציפורים באופן מלאכותי. התאם את גודל voxel בכותרת על ידי הכפלת גודל voxel אמת על ידי 10 באמצעות MRIcro. יש לציין, כי התאמה כאמורה אינה משפיעה על הנתונים בעצמו, לא resampling או כל שינוי אחרים בנתונים מוחל. </li></ol> אלטרנטיבה לכך היא השימוש ב&#39;SPMMouse &#39;שהוא ארגז כלים המאפשרים SPM לפתוח ולנתח את קבצים של כל ממד voxel. הכלי מאפשר &quot;המוח של הזכוכית&quot; SPM להיווצר מכל תמונה, ומתאים באופן אוטומטי כברירת מחדל סולמות אורך המבוססים על הכותרות של קבצי תמונה או נתונים שהוזנו משתמש. לפיכך, ארגז כלים זה עובד בכיוון ההפוך ממה שאנו מציעים. במקום לשנות את גודל voxel של תמונות כדי להתאים בSPM, את הגדרות ברירת המחדל של SPM משתנות להשתמש בתמונות בגדלים שונים voxel. <ol start="3" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליישר מחדש את נתוני ה-fMRI. שיתוף לרשום את בסיס נתוני 3D אנטומי לtהוא סדרת זמן fMRI. לנרמל את נתוני 3D (וסדרת זמן fMRI שיתוף הרשום) לזברה פינק MRI מוח האטלס. להחיל את מטריצת השינוי לבסיס נתוני fMRI. זה יכול להיעשות באמצעות מיפוי פרמטרים סטטיסטי (SPM) 8 תוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחליק את הנתונים עם הקרנל גאוס רוחב 0.5 מ&quot;מ באמצעות SPM8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע ניתוחים מבוססי voxel בעזרת כלים סטטיסטיים SPM8. מודל את הנתונים כקופסה ברכב (לא פונקצית תגובת hemodynamic). להעריך פרמטרים מודל עם אלגוריתם הסיכוי המרבי המוגבל הקלסית. לחשב את ההשפעה הממוצעת של כל גירוי שמיעתי בכל נושא (ניתוח השפעה קבועה) ולאחר מכן לחשב את הסטטיסטיקה כבקשה עבור ניתוחים קבוצתיים (ניתוחים מעורב אפקט). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקרין את מפת הפרמטרים סטטיסטית על הזברה פינק האטלס (איור 5) 9 בSPM8 למקם את ההפעלות התפקודיות (איור 6). </li></ol>

<ol>
	<li>Van Meir, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+properties+of+the+BOLD+response+in+the+songbirds'+auditory+circuit+during+a+variety+of+listening+tasks.">Spatiotemporal properties of the BOLD response in the songbirds' auditory circuit during a variety of listening tasks.</a> Neuroimage. 25, 1242-1255 (2005).</li><li>Boumans, T., Theunissen, F. E., Poirier, C., Van Der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+representation+of+spectral+and+temporal+features+of+song+in+the+auditory+forebrain+of+zebra+finches+as+revealed+by+functional+MRI.">Neural representation of spectral and temporal features of song in the auditory forebrain of zebra finches as revealed by functional MRI.</a> The European Journal of Neuroscience. 26, 2613-2626 (2007).</li><li>Boumans, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+magnetic+resonance+imaging+in+zebra+finch+discerns+the+neural+substrate+involved+in+segregation+of+conspecific+song+from+background+noise.">Functional magnetic resonance imaging in zebra finch discerns the neural substrate involved in segregation of conspecific song from background noise.</a> Journal of Neurophysiology. 99, 931-938 (2008).</li><li>Boumans, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+auditory+responses+in+the+zebra+finch+forebrain+reveals+a+hierarchical+organisation+based+on+signal+strength+but+not+selectivity.">Functional MRI of auditory responses in the zebra finch forebrain reveals a hierarchical organisation based on signal strength but not selectivity.</a> PloS ONE. 3, e3184 (2008).</li><li>Vignal, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+brain+hemodynamic+changes+in+a+songbird:+responses+to+hypercapnia+measured+with+functional+MRI+and+near-infrared+spectroscopy.">Measuring brain hemodynamic changes in a songbird: responses to hypercapnia measured with functional MRI and near-infrared spectroscopy.</a> Physics in Medicine and Biology. 53, 2457-2470 (2008).</li><li>Van der Linden, A., Van Meir, V., Boumans, T., Poirier, C., Balthazart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+in+small+brains+displaying+extensive+plasticity.">MRI in small brains displaying extensive plasticity.</a> Trends in Neurosciences. 32, 257-266 (2009).</li><li>Poirier, C., Van der Linden, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin+echo+BOLD+fMRI+on+songbirds.">Spin echo BOLD fMRI on songbirds.</a> Methods Mol. Biol. 771, 569-576 (2011).</li><li>Poirier, C., Verhoye, M., Boumans, T., Van der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+spin-echo+blood+oxygen+level-dependent+(BOLD)+functional+MRI+in+birds.">Implementation of spin-echo blood oxygen level-dependent (BOLD) functional MRI in birds.</a> NMR in Biomedicine. 23, 1027-1032 (2010).</li><li>Poirier, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+MRI+atlas+of+the+zebra+finch+brain+in+stereotaxic+coordinates.">A three-dimensional MRI atlas of the zebra finch brain in stereotaxic coordinates.</a> Neuroimage. 41, 1-6 (2008).</li><li>Zhao, F., Wang, P., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+depth-dependent+gradient-echo+and+spin-echo+BOLD+fMRI+at+9.4T.">Cortical depth-dependent gradient-echo and spin-echo BOLD fMRI at 9.4T.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 51, 518-524 (2004).</li><li>Harel, N., Lin, J., Moeller, S., Ugurbil, K., Yacoub, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+imaging-histological+study+of+cortical+laminar+specificity+of+fMRI+signals.">Combined imaging-histological study of cortical laminar specificity of fMRI signals.</a> NeuroImage. 29, 879-887 (2006).</li><li>Duong, T. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microvascular+BOLD+contribution+at+4+and+7+T+in+the+human+brain:+gradient-echo+and+spin-echo+fMRI+with+suppression+of+blood+effects.">Microvascular BOLD contribution at 4 and 7 T in the human brain: gradient-echo and spin-echo fMRI with suppression of blood effects.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 1019-1027 (2003).</li><li>Lee, S. P., Silva, A. C., Ugurbil, K., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion-weighted+spin-echo+fMRI+at+9.4+T:+microvascular/tissue+contribution+to+BOLD+signal+changes.">Diffusion-weighted spin-echo fMRI at 9.4 T: microvascular/tissue contribution to BOLD signal changes.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 42, 919-928 (1999).</li><li>Uludag, K., Muller-Bierl, B., Ugurbil, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrative+model+for+neuronal+activity-induced+signal+changes+for+gradient+and+spin+echo+functional+imaging.">An integrative model for neuronal activity-induced signal changes for gradient and spin echo functional imaging.</a> NeuroImage. 48, 150-165 (2009).</li><li>Yacoub, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin-echo+fMRI+in+humans+using+high+spatial+resolutions+and+high+magnetic+fields.">Spin-echo fMRI in humans using high spatial resolutions and high magnetic fields.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 655-664 (2003).</li><li>Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+the+rodent+somatosensory+pathway+using+multislice+echo+planar+imaging.">Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 55, 316-324 (2006).</li><li>Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+the+rodent+somatosensory+pathway+using+multislice+echo+planar+imaging.">Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 52, 89-99 (2004).</li><li>Goloshevsky, A. G., Silva, A. C., Dodd, S. J., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BOLD+fMRI+and+somatosensory+evoked+potentials+are+well+correlated+over+a+broad+range+of+frequency+content+of+somatosensory+stimulation+of+the+rat+forepaw.">BOLD fMRI and somatosensory evoked potentials are well correlated over a broad range of frequency content of somatosensory stimulation of the rat forepaw.</a> Brain Research. 1195, 67-76 (2008).</li><li>Kida, I., Yamamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulus+frequency+dependence+of+blood+oxygenation+level-dependent+functional+magnetic+resonance+imaging+signals+in+the+somatosensory+cortex+of+rats.">Stimulus frequency dependence of blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging signals in the somatosensory cortex of rats.</a> Neuroscience Research. 62, 25-31 (2008).</li><li>Poirier, C., Boumans, T., Verhoye, M., Balthazart, J., Van der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Own-song+recognition+in+the+songbird+auditory+pathway:+selectivity+and+lateralization.">Own-song recognition in the songbird auditory pathway: selectivity and lateralization.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29, 2252-2258 (2009).</li><li>Poirier, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Own+song+selectivity+in+the+songbird+auditory+pathway:+suppression+by+norepinephrine.">Own song selectivity in the songbird auditory pathway: suppression by norepinephrine.</a> PloS ONE. 6, e20131 (2011).</li><li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+investigation+of+the+basis+of+the+fMRI+signal.">Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal.</a> Nature. 412, 150-157 (2001).</li></ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

בדו&quot;ח זה, אנו מתארים פרוטוקול מותאם לאפיון מפורט בvivo של מצעים עצביים של גירוי שמיעתי בפרושי זברה מורדמים. בקנה אחד עם הפרוטוקול שהוצג, רוב מחקרי הפעלת מוח תפקודיים בבעלי חיים באמצעות fMRI BOLD, לטשטש את בעלי החיים בזמן הרכישה. אילוף בעלי חיים להרגיל אותם לסביבת המגנט והרעש של הסורק בתקופות הלימוד הוא גם אפשרי, אלא זמן רב ומאתגר, ולכן העסיק רק לעתים נדירות. למרות שההרדמה ממזערת תופעות מתח מושרה על התגובות הפיזיולוגיות של עניין ומקלה על טיפול בבעלי חיים, השפעתו הן על התגובה העצבית ועל תפקוד ההעברה בין הפעילות העצבית והתגובה נמדדה בBOLD fMRI הוא נושא למחקר מתמשך וחשוב . לכן, את ההשפעות של הרדמה על תגובת BOLD במהלך AUDגירוי itory בפרושי זברה נחקר במעבדה שלנו 2. בהתאם לכך, שלוש הרדמה בשימוש נרחב בפרושי זברה - medetomodine, isoflurane וurethane - הפועל על מערכות עצביות שונות, נחקרו. התוצאות הצביעו על כך שהגירוי שמיעתי הביא לתגובות BOLD ברורות עם כל שלושת חומרי ההרדמה, אלא שההבדלים קלים אירעו בין שלושת חומרים כימיים ביחס ללמשל הרחבה של השטח של הפעלה. בהתבסס על תוצאות מחקר זה ועל העובדה שisoflurane הוא ההרדמה השכיחה ביותר ביישומים קליניים כמו זה יש את היתרון שיש התאוששות מהירה יחסית, ותופעות לוואי קלות מאוד ויש לו הפוטנציאל הגבוה ביותר לשימוש במחקרים ארוכי טווח ובכך, הפך isoflurane ההרדמה של בחירה עבור הזברה פינק fMRI במעבדה שלנו. בפרוטוקול זה אנו משתמשים בספין הד (SE) fMRI במקום fMRI שיפוע ההד המסורתי יותר (GE). בהשוואה ל-GE fMRI, יש SE fMRIהיתרון של מתן אות למוח כולו כפי שיש הגדול אין נשירת אות בתמונות. יתרון נוסף של SE BOLD fMRI הוא ייחודה מרחבית טובה יותר 10,11. ואכן, בשדה מגנטי גבוה, רכיב intravascular של אות BOLD SE מצטמצם (בגלל TE ארוך) ורכיב extravascular מכלי גדול מודחק (על ידי דופק refocusing ° 180 של רצף ה-MRI SE). אות BOLD SE הוא נשלט על ידי כך אות extravascular מדויקת שמקורם בכלי דם קטנים 12-14. המגבלה העיקרית של SE-fMRI היא הרגישות החלשה יחסית שלה, הדורשת רצפים אופטימיזציה ופרדיגמות גירוי אופטימליות. לעומת זאת יחס רעש (קמ&quot;ג) עולה עם עוצמת שדה 15. TE ארוך גם מגדיל את CNR, אך פוגע ביחס אות לרעש 12,13,15. TE האופטימלי בדרך כלל מתאים לזמן שווה או יותר מ 2 ערך T של הרקמות. אנחנו הראינו כי, ב7T,ערך של 60 אלפיות שני TE מספק CNR ויחס אות לרעש מספיק כדי לזהות הבדלים משמעותיים בתגובות BOLD מופעלות על ידי גירויים שונים (Poirier, 2010). בהשוואה ל-GE T2 * משוקלל לעומת זאת, SE ניגוד T2 משוקלל דורש TR ארוך (1,500-2,000 אלפיות השנייה ב7T). כדי להיות מסוגל 15 פרוסות תמונה, השתמשנו TR של 2,000 אלפיות שנייה. כדי לשמור על זמן הרכישה בגבול סביר, רצפי ה-MRI SE צריכים להיות לזרז. זו מושגת בדרך כלל באמצעות הד מישוריים ההדמיה (EPI) תכנית דגימת 10,16-19. עם זאת, גורם לעיוותים EPI תמונה כי עלייה בעוצמת השדה המגנטי, ומזהמת את האות המודגשת עם T2 * אפקטים (מה שהופך את האות חזק יותר אך פחות המבוקש). EPI גם מייצר רעש אקוסטי מאוד אינטנסיבי, מה שהופך אותו פחות רלוונטי לשימוש בחקירת גירויים שמיעתיים. כך אנו משמשים רצף נדיר עם גודל מטריצה ​​של 64 x 32, אשר הביא בזמן רכישה של 8 שניות. resolut הזמני זהיון הוא עדיין תואם את תגובת BOLD האיטית הנגרמת על ידי עיצובים לחסום, אבל איטי מדי כדי לטעום את מהלך הזמן של תגובת BOLD מדויק או להשתמש בעיצובים הקשורים לאירוע. עם הרצף הזה, ולכן אנו מתקבלים אות SE T2 משוקללת טהורה, אשר מאופיינת על ידי סגוליות טובה מאוד מרחבית, רגישות גבוהה מספיק כדי לזהות תגובות BOLD דיפרנציאלי והחלטה זמנית תואמת את הפרדיגמה הגירוי משמש 20,21. יתרונות ומגבלות של השימוש של fMRI בציפורי שיר במהלך העשורים האחרונים, fMRI הפך לאחד מהטכניקות הדמייה הפופולריות ביותר במדעי המוח הקוגניטיביים קליניים לחקר פעילות המוח במהלך משימות שונות, החל פשוט חושי מוטורית למשימות קוגניטיביות מאוד. במחקר קליני, הוא, לעומת זאת, עדיין בשימוש בשיטה זו רק בקושי. המחסור של ניסויי fMRI הושלם בבעלי חיים קטנים ובעיקר ציפורי שיר עד כה ואולימתייחס לעובדה שהרדמה או הרגעה נדרש כדי להשיג קיבוע מלא של הנושאים (ראה דיון לעיל). לפיכך, זה נחשב לחסרון העיקרי של הטכניקה ומגביל את סוג השאלות שניתן לטפל. עם זאת, למרות fMRI דורש הרדמה ואות BOLD משקפת בעיקר פוטנציאל בתחום מקומי ובכך שונה מפוטנציאל הפעולה שנמדד בגן מוקדם ומיידיים, אלקטרו (IEG) לימודים (למשל 22), fMRI BOLD אישרה תוצאות רבות המתקבלות על ידי טכניקות אלה. נכון להיום, את הטכניקות הפופולריות ביותר במדעי מוח ציפור שיר הן עדיין ביטוי פעילות תלויה של הקלטות IEG ואלקטרו פעילות יחידה או רבת ליחידה. טכניקות אלו ליהנות מרזולוציה מרחבית גבוהה מאוד (מיקרומטר 5-30; רמה תאית). עם זאת, הם מאוד פולשני או אפילו קטלניים. בנוסף, טכניקות אלקטרו מוגבלות במספר loקטיונים שיכולים להיות שנדגמו בניסוי אחד ולכן דורשים מראש השערות על הלוקליזציה של המצע העצבי המעורבים בתהליך החקירה. לעומת זאת, fMRI BOLD מאפשר גישת המוח כולו - עם רזולוציה מרחבית של 250 מיקרומטר - ולכן יכול לשמש כדי לבצע ניסויים ללא הנחה. לבסוף והכי חשוב, שאינו הפולשנות של ה-MRI מאפשרת אמצעים אורך חוזרים ונשנים באותם נושאים, הפותח מגוון רחב של אפשרויות חדשות.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of the reagent/equipment</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalogue number</td>
 <td>Comments </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Isoflurane anaesthetic</td>
 <td>Isoflo</td>
 <td>05260-05</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PC-Sam hardware/software</td>
 <td>SA-Instruments</td>
 <td></td>
 <td><a href="http://www.i4sa.com" target="_blank">http://www.i4sa.com</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Monitoring and gating system</td>
 <td></td>
 <td>1025</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MR-compatible small rodent heater system</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Model 1025 compatible</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Rectal temperature probe</td>
 <td></td>
 <td>RTP-102B</td>
 <td>7'', 0.044'' </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>7T MR scanner</td>
 <td>Bruker Biospin</td>
 <td>PHS 70/16 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Paravision software</td>
 <td></td>
 <td>5.1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gradient Insert</td>
 <td></td>
 <td>BGA9S</td>
 <td>400 mT/m, 300A, 500V</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gradient Amplifiers</td>
 <td>Copley Co., USA</td>
 <td>C256</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Transmit resonators</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Inner diameter: 72 mm, transmit only, active decoupled</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Receiver antenna - 20 mm quadrature Mouse Head</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Receive only, active decoupled</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>WaveLab software</td>
 <td>Steinberg</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Praat software</td>
 <td>Paul Boersma, University of Amsterdam</td>
 <td></td>
 <td><a href="http://www.praat.org" target="_blank">http://www.praat.org</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Non-magnetic dynamic speakers</td>
 <td>Visation, Germany</td>
 <td>HK 150</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Fiber optic microphone</td>
 <td>Optoacoustics, </td>
 <td>Optimic 1160</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sound amplifier</td>
 <td>Phonic corporation</td>
 <td>MM 1002a</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Presentation software</td>
 <td>Neurobehavioral Systems Inc.</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MRIcro</td>
 <td>Chris Rorden</td>
 <td></td>
 <td><a href="http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/" target="_blank">http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Statistical Parametric Mapping (SPM)</td>
 <td>Welcome Trust Centre for Neuroimaging</td>
 <td>8</td>
 <td><a href="http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/" target="_blank">http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/</a></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

functional magnetic resonance imaging (fmri) with auditory stimulation in songbirds

נוירוביולוגיה של ציוץ הציפורים, כמודל לדיבור אנושי, היא אזור בולט של מחקר במדעי המוח התנהגותיים. אילו electrophysiology ומולקולרי גישות לאפשר החקירה או גירויים שונים על כמה תאי עצב, או גירוי אחד בחלקים גדולים של המוח, רמת חמצון בדם תלויה (BOLD) דימות תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) מאפשרת שילוב של שני היתרונות, כלומר להשוות את ההפעלה העצבית הנגרם על ידי גירויים שונים במוח כולו בבת אחת. fMRI בציפור שיר מאתגר בגלל גודלו הקטן של המוח שלהם ובגללם את עצמות הגולגולת שלהם ובעיקר מהווה חללי אוויר רבים, גרימת חפצי רגישות חשובות. שיפוע ההד (GE) fMRI BOLD יושם בהצלחה לציפור שיר (1-5 לביקורת, ראה 6). מחקרים אלה התמקדו באזורים במוח השמיעתי הראשוניים ומשניים, שהם אזורים חופשיים של חפצים רגישים. עם זאת, בגלל procהנון של עניין עשוי להתרחש מעבר לאזורים אלה, נדרש כל fMRI BOLD המוח באמצעות רצף ה-MRI פחות רגיש לממצאים אלה. זו יכולה להיות מושגת על ידי שימוש בספין הד (SE) fMRI BOLD 7,8. במאמר זה, אנו מתארים כיצד להשתמש בטכניקה זו בפרושי זברה (Taeniopygia guttata), שהם ציפור שיר קטן עם משקל גוף של 15-25 גרם נחקר רב במדעי מוח התנהגות של ציוץ הציפורים. הנושא העיקרי של מחקרי fMRI על ציפור שיר הוא שיר תפיסה ולמידת שיר. הטבע השמיעתי של הגירויים בשילוב עם רגישות BOLD החלשה של SE (בהשוואה ל-GE) רצפי fMRI מבוסס הופכים את היישום של טכניקה זו מאוד מאתגר.

<html> אנחנו כאן מוצגים ויזואלית רצף אופטימיזציה של הליכים להדמיה מוצלחת של מצעים עצביים של גירויים שמיעתיים במוח פינק הזברה. ראשית, ההליך המתואר להכנה של תוצאות הגירויים השמיעתיות בגירויים שיכול להיות משולב בתוך ON / OFF הפרדיגמה בלוק (איור 2) וכי הם מנורמלים לחסל את ההבדלים פוטנציאליים ברמת לחץ קול שיכול לעורר תגובת ההפרש במוח . לאחר ההכנה פינק הזברה לסריקת MRI ומיקומה לתוך נשא של המגנט (איור 1), ניתן לרכוש fMRI. בנוסף, תמונה ברזולוציה גבוהה 3D היא נלקחה על מנת לנרמל את הנתונים לזברה פינק אטלס 9. לבסוף, ניתוח מראש ועיבוד הסטטיסטי של הנתונים מאפשר הדמיה של התוצאות שהתקבלו (איור 6). 69/4369fig1.jpg &quot;alt =&quot; איור 1 &quot;עבור: תוכן-width =&quot; 4.5in &quot;עבור: src =&quot; / files/ftp_upload/4369/4369fig1highres.jpg &quot;/&gt; איור 1. Spectrograms של רעש לבן שנרשם במטרה לבסס תדרים שעברו שיפור / דיכא בתוך המגנט נשא. רעש לבן א מחוץ למגנט נשא. רעש הלבן ב נרשם במיקום של הראש של ציפור בתוך המגנט נשא. ג הלבן רעש לאחר יישום של פונקצית אקולייזר לתיקון תדרים משופרים / מדוכא. <img src="/files/ftp_upload/4369/4369fig2.jpg" alt="איור 2"/> איור 2. סקירה כללית של ON / OFF הפרדיגמה בלוק שבו תקופות גירוי שמיעתיות לסירוגין עם תקופות מנוחה. כל בלוק (גירוי / מנוחה) נמשכת 16 שניות שבמהלכו 2 תמונות נרכשות. את הגירויים השונים מורכבים ממוטיבים מייצגים של שירת ציפורים או סוגים אחרים של צלילבהתאם לניסוי. מוטיבים אלה בשרשור ומשולבים עם תקופות שקטות ומשך תקופות השקטות מותאם כדי לשמור על הסכום הכולל של קול ודממה זהה על כל הגירויים. <img src="/files/ftp_upload/4369/4369fig3.jpg" alt="איור 3" fo:content-width="5.5in" fo:src="/files/ftp_upload/4369/4369fig3highres.jpg"/> איור 3. מיטת התקנה לfMRI השמיעתי בציפור שיר קטן א בעלי חיים הבלעה:.. סקירה סכמטית מפורטת של המיצוב של ציפור במיטת בעלי החיים של הסורק: סליל ראש RF ב &#39;, מסכת ג עם מקור אספקה ​​של גז ההרדמה ד, אוזניות אינן מגנטיות E., חיישן כרית פ פנאומטי ללפקח על קצב הנשימה, הבדיקה טמפרטורת ביוב ג&#39;, מערכת חימום מבוקרת ח&#39;משוב כדי לשמור על גוףטמפרטורה של ציפור היציבה בזמן המדידה. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4369/4369fig3large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img src="/files/ftp_upload/4369/4369fig4.jpg" alt="איור 4"/> איור 4. גיאומטריה פרוסת הדמיה fMRI המוח כולו. הרכב של צילומי מסך מעורך גיאומטריה בתוכנת פאראוויזיון. רכשו בעבר בתמונות ציריות, sagittal ועטרה נדירה ניווט של משמשות להגדיר את כיוון הפרוסה לסריקת fMRI. <img src="/files/ftp_upload/4369/4369fig5.jpg" alt="איור 5"/> איור 5. תצוגה לרוחב של ייצוג 3D של האונה השמאלית עם מבנים שמסומנים מהזברה פינק 9 האטלס, מוקרן על פרוסה באמצע sagittal שלה. קוד הצבע של הגרעינים שמסומן מוצגת בצד ימין. delineat אלהמבני אד הם חלק ממסלול המנוע הקולני: HVC, גרעין robustus arcopallii (ע&quot;ר), nXII Pars tracheosyringealis (nXIIts); מסלול המוח הקדמי הקדמי: גרעין lateralis magnocellularis Pars lateralis (LMAN), אזור X (X), מערכת השמיעה: שדה L, גרעין ovoidalis (אוב), גרעין mesencephalicus lateralis Pars dorsalis (MLD); מערכת חוש הריח: חוש הריח הנורה (OB); מערכת ראייה ו: גרעין entopalliallis (E), tectum opticum (teo). <img src="/files/ftp_upload/4369/4369fig6.jpg" alt="איור 6"/> איור 6. דוגמה לתגובת BOLD fMRI באזור העיקרי השמיעתי, L שדה, ובאזורים הסמוכים שמיעתיים משניים המתעוררים בעקבות גירויים שמיעתיים שונים בהשוואה למצב המנוחה. הדימויים מורכבים של מפות פרמטריים סטטיסטיות על גבי תמונות אנטומיות ברזולוציה גבוהה מהמוח פינק הזברה אטלס 9. T-ערכים מקודד לפי צבע פיקנה המידה מוצגת באיור ורק voxels בי מבחן t נמצא להיות משמעותי (p &lt;0.001) מוצגים.

Watch this Scientific Journal Video about Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds at JoVE.com

Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds

מאמר זה מציג את הליך אופטימלי עבור הדמיה של מצעים העצביים של גירוי שמיעתי במוח ציפור השיר באמצעות תהודה מגנטית תפקודית (fMRI). הוא מתאר את ההכנה של גירויי קול, מיקום של הנושא והרכישה וניתוח שלאחר מכן את נתוני ה-fMRI.

הדמיה תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) עם גירוי שמיעתי בציפורי שיר

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and ...

functional-magnetic-resonance-imaging-fmri-with-auditory-stimulation

Google

Research

JoVE Journal

Behavior

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) with Auditory Stimulation in Songbirds

18.0K Views.  University of Antwerp. מאמר זה מציג את הליך אופטימלי עבור הדמיה של מצעים העצביים של גירוי שמיעתי במוח ציפור השיר באמצעות תהודה מגנטית תפקודית (fMRI). הוא מתאר את ההכנה של גירויי קול, מיקום של הנושא והרכישה וניתוח שלאחר מכן את נתוני ה-fMRI.

Video: Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Simultaneous EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the high spatial accuracy of fMRI. The data from these two modalities can be combined in a number of ways, but all rely on the acquisition of high quality EEG and fMRI data. EEG data acquired during simultaneous fMRI are affected by several artifacts, including the gradient artefact (due to the changing magnetic field gradients required for fMRI), the pulse artefact (linked to the cardiac cycle) and movement artifacts (resulting from movements in the strong magnetic field of the scanner, and muscle activity). Post-processing methods for successfully correcting the gradient and pulse artifacts require a number of criteria to be satisfied during data acquisition. Minimizing head motion during EEG-fMRI is also imperative for limiting the generation of artifacts.
Interactions between the radio frequency (RF) pulses required for MRI and the EEG hardware may occur and can cause heating. This is only a significant risk if safety guidelines are not satisfied. Hardware design and set-up, as well as careful selection of which MR sequences are run with the EEG hardware present must therefore be considered.
The above issues highlight the importance of the choice of the experimental protocol employed when performing a simultaneous EEG-fMRI experiment. Based on previous research we describe an optimal experimental set-up. This provides high quality EEG data during simultaneous fMRI when using commercial EEG and fMRI systems, with safety risks to the subject minimized. We demonstrate this set-up in an EEG-fMRI experiment using a simple visual stimulus. However, much more complex stimuli can be used. Here we show the EEG-fMRI set-up using a Brain Products GmbH (Gilching, Germany) MRplus, 32 channel EEG system in conjunction with a Philips Achieva (Best, Netherlands) 3T MR scanner, although many of the techniques are transferable to other systems.

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance imaging (fMRI) is a powerful neuroimaging tool. However, the inside of an MRI scanner forms a difficult environment for EEG data recording and safety must be considered whenever operating EEG equipment inside a scanner. Here, we present an optimised EEG-fMRI data acquisition protocol.

הנוהג קיים הטוב ביותר לקבלת נתונים EEG באיכות גבוהה במהלך fMRI סימולטני

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

Quantitative Assessment of Cortical Auditory-tactile Processing in Children with Disabilities

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology to quantitatively assess children&#39;s cortical processing of light touch, speech sounds and the multisensory processing of the 2 stimuli, without requiring active subject participation or causing children discomfort. To accomplish this we developed a dual channel, time and strength calibrated air puff stimulator that allows both tactile stimulation and sham control. We combined this with the use of event-related potential methodology to allow for high temporal resolution of signals from the primary and secondary somatosensory cortices as well as higher order processing. This methodology also allowed us to measure a multisensory response to auditory-tactile stimulation.

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology to quantitatively assess infants and children&#39;s cortical processing of light touch, speech sounds, and the multisensory processing of the 2 stimuli, without requiring active subject participation or causing discomfort in vulnerable patients.

הערכה כמותית של עיבוד בקליפת המוח שמיעתי-מישוש בילדים עם מוגבלויות

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology ...

Stimulating the Lip Motor Cortex with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. Researchers have used single-pulse and repetitive TMS to stimulate the lip representation in the motor cortex. The excitability of the lip motor representation can be investigated by applying single TMS pulses over this cortical area and recording TMS-induced motor evoked potentials (MEPs) via electrodes attached to the lip muscles (electromyography; EMG). Larger MEPs reflect increased cortical excitability. Studies have shown that excitability increases during listening to speech as well as during&#160;viewing speech-related movements. TMS can be used also to disrupt the lip motor representation. A 15-min train of low-frequency sub-threshold repetitive stimulation has been shown to suppress motor excitability for a further 15-20 min. This TMS-induced disruption of the motor lip representation impairs subsequent performance in demanding speech perception tasks and modulates auditory-cortex responses to speech sounds. These findings are consistent with the suggestion that the motor cortex contributes to speech perception. This article describes how to localize the lip representation in the motor cortex and how to define the appropriate stimulation intensity for carrying out both single-pulse and repetitive TMS experiments.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception.&#160; This article describes how to record motor evoked potentials (MEPs) from the lip muscles and how to disrupt the motor lip representation using repetitive TMS.

מגרה את השפתיים מוטור קורטקס עם גירוי מגנטי Transcranial

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. ...

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp to manipulate cortical excitability and, consequently, behavior and brain function. In the last decade, numerous studies have addressed short-term and long-term effects of tDCS on different measures of behavioral performance during motor and cognitive tasks, both in healthy individuals and in a number of different patient populations. So far, however, little is known about the neural underpinnings of tDCS-action in humans with regard to large-scale brain networks. This issue can be addressed by combining tDCS with functional brain imaging techniques like functional magnetic resonance imaging (fMRI) or electroencephalography (EEG).
In particular, fMRI is the most widely used brain imaging technique to investigate the neural mechanisms underlying cognition and motor functions. Application of tDCS during fMRI allows analysis of the neural mechanisms underlying behavioral tDCS effects with high spatial resolution across the entire brain. Recent studies using this technique identified stimulation induced changes in task-related functional brain activity at the stimulation site&#160;and also in more distant brain regions, which were associated with behavioral improvement. In addition, tDCS administered during resting-state fMRI allowed identification of widespread changes in whole brain functional connectivity.
Future studies using this combined protocol should yield new insights into the mechanisms of tDCS action in health and disease and new options for more targeted application of tDCS in research and clinical settings. The present manuscript describes this novel technique in a step-by-step fashion, with a focus on technical aspects of tDCS administered during fMRI.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique. It has successfully been used in basic research and clinical settings to modulate brain function in humans. This article describes the implementation of tDCS and simultaneous functional magnetic resonance imaging (fMRI), to investigate the neural basis of tDCS effects.

Transcranial זרם ישר גירוי והדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית בו זמנית

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp ...

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily disrupt information processing in a brain region, generating a short-lived &#8220;virtual lesion.&#8221; Stimulation that interferes with task performance indicates that the affected brain region is necessary to perform the task normally. In other words, unlike neuroimaging methods such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) that indicate correlations between brain and behavior, TMS can be used to demonstrate causal brain-behavior relations. Furthermore, by varying the duration and onset of the virtual lesion, TMS can also reveal the time course of normal processing. As a result, TMS has become an important tool in cognitive neuroscience. Advantages of the technique over lesion-deficit studies include better spatial-temporal precision of the disruption effect, the ability to use participants as their own control subjects, and the accessibility of participants. Limitations include concurrent auditory and somatosensory stimulation that may influence task performance, limited access to structures more than a few centimeters from the surface of the scalp, and the relatively large space of free parameters that need to be optimized in order for the experiment to work. Experimental designs that give careful consideration to appropriate control conditions help to address these concerns. This article illustrates these issues with TMS results that investigate the spatial and temporal contributions of the left supramarginal gyrus (SMG) to reading.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a technique for non-invasively disrupting neural information processing and measuring its effect on behavior. When TMS interferes with a task, it indicates that the stimulated brain region is necessary for normal task performance, allowing one to systematically relate brain regions to cognitive functions.

גירוי מגנטי Transcranial לחקירת קשרים סיבתיים מוח התנהגותי וכמובן זמנם

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

Transferring Cognitive Tasks Between Brain Imaging Modalities: Implications for Task Design and Results Interpretation in fMRI Studies

As cognitive neuroscience methods develop, established experimental tasks are used with emerging brain imaging modalities. Here transferring a paradigm (the visual oddball task) with a long history of behavioral and electroencephalography (EEG) experiments to a functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiment is considered. The aims of this paper are to briefly describe fMRI and when its use is appropriate in cognitive neuroscience; illustrate how task design can influence the results of an fMRI experiment, particularly when that task is borrowed from another imaging modality; explain the practical aspects of performing an fMRI experiment. It is demonstrated that manipulating the task demands in the visual oddball task results in different patterns of blood oxygen level dependent (BOLD) activation. The nature of the fMRI BOLD measure means that many brain regions are found to be active in a particular task. Determining the functions of these areas of activation is very much dependent on task design and analysis. The complex nature of many fMRI tasks means that the details of the task and its requirements need careful consideration when interpreting data. The data show that this is particularly important in those tasks relying on a motor response as well as cognitive elements and that covert and overt responses should be considered where possible. Furthermore, the data show that transferring an EEG paradigm to an fMRI experiment needs careful consideration and it cannot be assumed that the same paradigm will work equally well across imaging modalities. It is therefore recommended that the design of an fMRI study is pilot tested behaviorally to establish the effects of interest and then pilot tested in the fMRI environment to ensure appropriate design, implementation and analysis for the effects of interest.

Transferring a paradigm with a history of use in EEG experiments to an fMRI experiment is considered. It is demonstrated that manipulating the task demands in the visual oddball task resulted in different patterns of BOLD activation and illustrated how task design is crucial in fMRI experiments.

העברת משימות קוגניטיביות בין שיטות הדמיה מוחית: השלכות על המשימה עיצוב ותוצאות פרשנות בfMRI לימודים

As cognitive neuroscience methods develop, established experimental tasks are used with emerging brain imaging modalities. Here transferring a paradigm ...

Design and Implementation of an fMRI Study Examining Thought Suppression in Young Women with, and At-risk, for Depression

Ruminative brooding is associated with increased vulnerability to major depression. Individuals who regularly ruminate will often try to reduce the frequency of their negative thoughts by actively suppressing them. We aim to identify the neural correlates underlying thought suppression in at-risk and depressed individuals. Three groups of women were studied; a major depressive disorder group, an at-risk group (having a first degree relative with depression) and controls. Participants performed a mixed block-event fMRI paradigm involving thought suppression, free thought and motor control periods. Participants identified the re-emergence of &#8220;to-be-suppressed&#8221; thoughts (&#8220;popping&#8221; back into conscious awareness) with a button press. During thought suppression the control group showed the greatest activation of the dorsolateral prefrontal cortex, followed by the at-risk, then depressed group. During the re-emergence of intrusive thoughts compared to successful re-suppression of those thoughts, the control group showed the greatest activation of the anterior cingulate cortices, followed by the at-risk, then depressed group. At-risk participants displayed anomalies in the neural regulation of thought suppression resembling the dysregulation found in depressed individuals. The predictive value of these changes in the onset of depression remains to be determined.

We aim to identify the neural correlates underlying sustained and transient thought suppression, and thought re-emergence in controls, at-risk and depressed individuals. Activation was greatest for controls compared to the at-risk and the depressed group in the dorsolateral prefrontal cortex during thought suppression and anterior cingulate cortex during thought re-emergence.

תכנון ויישום של מחקר fMRI בחינה חשבו דיכוי בנשים צעירות עם, ובסיכון, לדיכאון

Ruminative brooding is associated with increased vulnerability to major depression. Individuals who regularly ruminate will often try to reduce the ...

Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential therapeutic effects. Brain excitability is non-invasively modulated by rTMS, and rTMS to the language areas has proved its potential effects on treatment of aphasia. In our protocol, we aim to artificially induce virtual aphasia in healthy subjects by inhibiting Brodmann area 44 and 45 using neuronavigational TMS (nTMS), and F3 of the International 10-20 EEG system for conventional TMS (cTMS). To measure the degree of aphasia, changes in reaction time to a picture naming task pre- and post-stimulation are measured and compare the delay in reaction time between nTMS and cTMS. Accuracy of the two TMS stimulation methods is compared by averaging the Talairach coordinates of the target and the actual stimulation. Consistency of stimulation is demonstrated by the error range from the target. The purpose of this study is to demonstrate use of nTMS and to describe the benefits and limitations of the nTMS compared to those of cTMS.

This study is designed to test the hypothesis that neuronavigational system-guided transcranial magnetic stimulation has higher accuracy for targeting the intended target as demonstrated by eliciting a greater degree of virtual aphasia in healthy subjects, measured by delay in reaction time to picture naming.

Neuronavigation מונחה חוזר Transcranial Magnetic Stimulation עבור אפזיה

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential ...

Treating Clinical Depression with Repetitive Deep Transcranial Magnetic Stimulation Using the Brainsway H1-coil

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses electromagnetic coils to stimulate areas of the brain non-invasively. Deep transcranial magnetic stimulation (dTMS) with the Brainsway H1-coil system specifically is a type of rTMS indicated for treating patients with major depressive disorder (MDD) who are resistant to medication. The unique H1-coil design of this device is able to stimulate neuronal pathways that lie deeper in the targeted brain areas than those reached by conventional rTMS coils. dTMS is considered to be low-risk and well tolerated, making it a viable treatment option for people who have not responded to medication or psychotherapy trials for their depression.
Randomized, sham-control studies have demonstrated that dTMS produces significantly greater improvement in depressive symptoms than sham dTMS treatment in patients with major depression that has not responded to antidepressant medication. In this paper, we will review the methodology for treating major depression with dTMS using an H1-coil.

Here we present a protocol outlining the methodology for treatment of Major Depressive Disorder using the deep Transcranial Magnetic Stimulation (dTMS) system.

טיפול דיכאון קליני עם גירוי מגנטי Transcranial העמוק חוזר שימוש סליל H1 בריינסוויי

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses ...

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45&#176; to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.

We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45&#176;. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.

גירוי מגנטי Transcranial חוזרים אל חצי הכדור החד-צדדית של המוח עכברוש

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, ...