המחברים מודים לחברי צוות הכימיה ייל PET המרכז לסינתזה נותב, צוות ההדמיה נותב להזרקה ורכישת תמונה והגב &#39;שילה הואנג לעיצוב תרשים זרימת מומחה. חלק גדול מהפיתוח של טכניקות ntPET נתמכה על ידי R21 AA15077 לא &#39;מוריס. ק קוסגרוב נתמך על ידי K02 DA031750.

קווי המתאר של ההליך כולו, כמתואר להלן, להפקת סרטי דופמין רב פרוס מסוכם בתרשים הזרימה באיור 1. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טרום PET MR סריקה לרכוש סריקת MR מבנית ביום נפרד מסריקת PET. MR הסריקה תספק התייחסות אנטומית לתמונות חיות המחמד. פרמטרים לרכישה אופייניות עבור MRI המבני הם: רצף 3D MPRAGE MR דופק עם TE = 3.3 אלפיות שני, זווית להעיף = 7 מעלות; עובי פרוס = 1.0 מ&quot;מ, 0.98 0.98 מ&quot;מ x פיקסלים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> PET עיסוק / מושב עישון לארגן את הנושא לתרגל תנועת העישון בסורק PET או לפני הסריקה או, באופן אידיאלי, בביקור קודם לכן למרכז PET. זה ימנע בלבול או אי נוחות במהלך סריקת PET בפועל. זה יהיה גם למנוע את החידוש של להיות בסורק בפעם הראשונה. בגלל HRRT סימנס הוא סורק מוח ברזולוציה גבוה, היא המנהרה צרהויש אישור מינימאלי למעשן להביא את הסיגריה שלו / של פיה. למרות שיש לנו מערכת מתוחכמת לטיפול בתנועה בראש, זה עדיין רצוי שיהיה בפועל עישון המעשן בעת ​​שניסה שלא להזיזו / את ראשה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת מטופל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקו הרביעי IV חייב להיות מוכנס על ידי אחות מוסמכת והכין עבור קובץ מצורף בהמשך למשאבה המספקת נותב. נותב יהיה להזריק לחולה דרך קו רביעי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראש התנועה Monitor התחומים רעיוני להצמיד לחלקו העליון של ראשו של הנושא. של מערכת ראש מעקב Vicra לייזרי סקר עמדת התחומים רעיוני בשיעור של 20 הרץ. הספירות מחוברות, &quot;כלי&quot; בצורת צלב נוקשה והכלי מחובר לכובע שחיית לייקרה משוחק על ידי הנושא. תצוגה בזמן אמת של המיקום של הכלי צריכה להיות בשימוש על ידי אנשי המחקר כדי לפקח על תנועת ראש ולוודא כי syste לייזר<html> יש מ &#39;מבט פתוח של הכלי והוא מקליט את עמדת הראש ללא הרף לשימוש מאוחר יותר בשחזור תמונה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את משאבת הזרקה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התכנית עם משאבת עירוי הפרדיגמה ראויה לraclopride כדי למקסם את הרגישות של תמונות חיית המחמד לתנודות דופמין ברחבי הסריקה, לנהל מעקב, 11 C-raclopride, כמו בולוס ראשוני ואחריו עירוי קבוע. כדי לקבוע את הכמויות היחסיות ראויות נותב להיות מועברות בבולוס הראשוני לעומת העירוי, אנו עוקבים אחר השיטה של קרסון ואח&#39;. 22 כדי לחשב את היחס בין המנה בבולוס לקצב עירוי (&quot;Kbol&quot; ביחידות של דקות ) נתן את הידע של פונקצית התגובה להלם של 11 C-raclopride בבני אדם. המסירה של נותב על פי פרוטוקול ניתנו נשלטת על ידי תוכנת מחשב בבית שמניעה את משאבת עירוי לתכנות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל מסנן אווירt &quot;&gt; כדי למנוע עישון פסיבי מחבילת PET במהלך העישון, עמדת צריכת אוויר מסנן (Movex Inc, נורת&#39;המפטון, הרשות הפלסטינית) מול הסורק ומעל לראשו של נבדק. השאר מקום לנושא כדי להביא הסיגריה שלו / של פיה במהלך עישון. המסנן מופעל לפני המחקר, והוא משמש בכל התנאים אם סריקות מרובות מבוצעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שידור סריקה לרכוש דקות שידור 9 לסרוק לפני הזריקה של נותב ורכישה של סריקת PET. השידור רכש כדי ליצור מפת 3D של מקדם הנחתה ליניארית בכל המוח. מפת הנחתה משמשת בבנייה מחדש של פליטה (PET) תמונות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סריקת PET <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל הזרקה וסריקת PET טכנולוג רפואה גרעיני מוסמך חייב לנהל מעקב. באופן כללי, צוות של שני אנשי טכנולוגיה יוזם נותב ניהול ורכישת PET נתונים בו זמנית<html> ly. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סולמות דירוג בזמן של עישון לנהל שאלונים פשוטים, דרך הפה, לנושא מייד לפני ובא עישון. המעשן חייב לדרג אותו / אותה הכמיהה, שביעות רצון של השתוקקות, גבוה ניקוטין, ותחושות של דחייה בסולם של 1-100. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עישון על מנת ללכוד את תגובת הדופמין לחווית עישון נטורליסטי, להורות למעשן לעשן בקצב שלו, מעשן סיגריות המותג שלו עצמו, והכי חשוב, לבצע את העישון בכוחות עצמו, ולא שיש לי ניקוטין או סיגריה מנוהלת על ידי מחקר כוח אדם. מעשנים - שהיו מתנזר מאז החצות הקודמת - עשן שתי סיגריות ברצף. הם בדרך כלל לוקחים בערך 10 דקות כדי להשלים את שתי הסיגריות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סולמות דירוג שלאחר העישון (כאמור לעיל). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סריקה לאחר PET <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השלם לסרוק, לשלוח אותו לשיקום באמצעות נתונים Vicra טוחנות באמצעות&gt; Ontent &quot;אחרי הרכישה הושלמה, לשחזר את נתוני רשימה-mode (שיא כל אירוע ריקבון של אדם עם הזמן ומיקומו) לתוך תמונות פליטה. אלגוריתם השחזור בשימוש במרכז שלנו הוא אלגוריתם איטרטיבי (קרסון, ברקר ואח&#39; . 21) שמתקן לתנועה ברמת האירוע תוך שימוש בהקלטות Vicra בתדירות גבוהה. תיקונים לפיזור, הנחתה, מת בזמן, ונורמליזציה, גיאומטריה סורק, ונקודת התפשטות פונקציה כלולים גם באלגוריתם. השיקום מייצר סדרה של תמונות דינמית PET 3D בזמן מסגרות שנבחרו מראש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> MR מראש עיבוד וMR-PET רישום משתמש באלגוריתמים סטנדרטיים כדי להסיר את הגולגולת מהנושא של MR תמונת 23. MR חייב להיות דה גולגולת לפני היישור עם PET כי רוב קליעים נותבים לא נלקחו על ידי הגולגולת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסנן את נתוני PET הדינמיים עם HYPR החל מגרסהשיטת מרחבי סינון, Backprojection מוגבל מאוד (HYPR-LR) לכל התמונות לחיות המחמד באופן מסגרת לפי מסגרת בעקבות עבודתו של כריסטיאן ואח&#39;. 8,24. הערעור של HYPR-LR הוא שזה מפחית את הרעש במרחב ללא מידע הזמני המשפיל בכל voxel שאנו משתמשים כדי ליצור סרטי דופמין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישר נתונים PET לתבנית MR יישר את חיית המחמד לנתונים MR של הנושא להניב שינוי 1 מטריצה. (זה נעשה בדרך כלל עם תמונה ממוקדם בסריקת PET). נתונים MR הרשמה לתבנית סטנדרטית MR להניב שינוי מטריקס 2. שלב את שינויי 1 ו -2 לרשום את נתוני PET-HYPR המסוננים למרחב התבנית הסטנדרטי. הנתונים נמצאים כעת במרחב האנטומי רגיל עם voxels איזוטרופיים (מ&quot;מ x 2 מ&quot;מ 2 x 2 מ&quot;מ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל מסכת striatal יש Raclopride אות חזקה מספיק לניגוד רקע לשימוש רק בסטריאטום. זהו האזור של המוחכי הוא מעורב בהתמכרות לסמים. בעקבות מרטינז ואח&#39;. -25 להחיל מסכה של סטריאטום מראש commissural (סטריאטום הגחון, caudate הגבי, putamen גב) לכל הנתונים לחיות מחמד בשטח תבנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקפים של שני מודלים מבוססי voxel <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את פונקציות תגובת הדופמין לLP-ntPET בחר פונקציות בתגובה, כי הם עולים בקנה אחד עם תגובות דופמין אפשריות לגירוי. על ידי בחירת מערך מסוים של פונקציות בתגובה, אפשר להגביל את הצורה ואת התזמון של תגובות דופמין המוערך עקומות הצפויות לגירוי המסוים שלנו. לעישון, אנו צופים עלייתו ונפילתו של ריכוז דופאמין (עקום בצורה &quot;גמא משתנה&quot;) unimodal. במקרה של עישון ב 45 דקות לסריקה, המשפחות של פונקציות תגובה עם זמנים &quot;ההמראה&quot; של 40 דקות (כדי לאפשר לכמה ציפייה), ומאוחר יותר כלולות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליישם את מודל LP-ntPET Fit mod LP-ntPETאל לTACs חיית מחמד בכל voxel אדם באזור רעול פנים על פי השיטה של Normandin et al. 7. המשוואה המבצעית של המודל מוצגת באיור 3 א. נפרד מהמוצר של TAC PET עם כל פונקצית תגובה הופכת להיות קבוצה של פונקציות בסיס ליניארי שתורמים למודל (ראה קדנציה אחרונה במשוואה המבצעית). בגלל LP-ntPET הוא שיטה ליניארית, המבוסס על בסיס פונקציה להתאמת נתוני PET הדינמיים, זה יכול להיות מיושם במהירות כדי להעריך שני פרמטרים קינטיים (א) המסדירים את פעולתו של נותב, ו (ב) בזמן פרופיל של דופמין היחסי שינוי הריכוז במהלך פגישת הסריקה, בכל voxel. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור מפות WSSR רשום את הסכום המשוקלל של שאריות בריבוע (WSSR) המפה של ההתקף של LP-ntPET לנתונים בכל voxel (WSSR LP-ntPET) לשימוש, בהמשך. התאמת המודל בכל voxel מפיקה תמונות של הפרמטרים: 1 נותב R, K 2 &lt;/ תת&gt;, K 2a, וγ. R1 הוא ערך הזרימה היחסי, k 2 הוא שיעור הזרימה באזור הייחוס, K 2a הוא שיעור הזרימה הנראית לעין באזור היעד, וγ הוא בסדר הגודל של אות דופמין. סכום שאריות בריבוע בכל voxel המשוקלל יכול להיחשב כתמונה גם כן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליישם את המודל (קונבנציונלי) Multilinear עיון רקמות (MRTM) להתאים את מודל MRTM לאחר 9 לנתונים בזמן פעילות חיית המחמד בכל voxel אדם באזור רעול פנים. MRTM הוא מודל ליניארי - בדרך כלל יחול על נתונים PET דינמיים - כלומר זהה לLP-ntPET פרט לכך שהוא חסר טווח דופמין זמן משתנה. MRTM ראוי להערכת נתונים תשואות חכמה voxel של רק שלוש תמונות פרמטריים: 1 R, K 2, 2 א k. רשום את סכום ריבועים של מפת ההתקף של MRTM (WSSR MRTM) לנתונים בכל voxel כמו גם המשוקלל. </li></ol></li> &lt;li&gt; חישוב ה-F-מפה יצירת ה-F-מפה מהסכום של מפות כיכרות על ידי חישוב ה-F-נתון בכל voxel במסכה. ה-F-נתון משווה את LP-ntPET WSSR לMRTM WSSR, תיקון להבדלים בדרגות חופש בהתקפים, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סף ה-F-המפה סף ה-F-המפה בשווי שמתרגם את הסתברות של p &lt;0.05 (המבוסס על דרגות חופש בדגם המתאים). הסף הוא זהה בכל voxel. Binarize המפה כדי להפוך את &quot;מסכת משמעות&quot; חדשה ששומרת על אלה voxels רק בסטריאטום TACs PET שהם בכושר (סטטיסטי) יותר טוב עם LP-ntPET מאשר עם MRTM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את מסכת המשמעות לבצע &quot;פתיחה&quot; המורפולוגי (שחיקה בעקבות התרחבות) על מסכת המשמעות לחסל אשכולות זעירים, בודדים של voxels כי אנו מניחים כי בשל רעש. 2 X 2 X 2 הקרנל voxel איזוטרופית משמש מחדשלהעביר קבוצות מבודדות של voxels עם קוטר של 2 voxels או קטן יותר. עכשיו יש לנו מסכת משמעות סופית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליצור סרט 4D דופמין בצבע לאחסן את הערך של עקומת דופמין המשוערת מנורמלת על ידי K 2a בכל voxel במסכת Signifcance הסופית. נתונים אלו מהווים &quot;תמונות דופמין מנורמלות&quot; ויהיה 4 ממדים. הם, למעשה, את ערך דופמין היחסי בכל נקודת זמן לכל voxel נמצא יש תגובת דופמין משמעותית לגירוי. ליצור סדרת תמונה בצבעים על ידי החלת טבלת בדיקת צבע לתמונות דופמין המנורמלות. כיסוי את תמונות דופמין צבעוניים שעל תמונת תבנית MR המקבילה. שמור את הסדרה של תמונות בצבעים כקובץ *. PNG. זוהי-פרוסה אחת &quot;סרט דופמין&quot;. מסדרים את סרטי דופמין לכל פרוסה מכילה סטריאטום הגחון לתוך סרט אחד. הסדר זה הוא סרט דופמין רב פרוסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח את נתוני עישון ושליטת נתונים similarly לבצע את אותו הניתוח בנתונים מכל תנאי ניסוי לבדיקה. עבור פרויקט זה, שרכשנו וניתח נתונים לכל נושא בשני תנאים נפרדים: עישון וביקורת (ללא עישון). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השווה עישון לשלוט על ידי בניית סרט מורכב דופמין לייצר סרטי דופמין לאותו הנושא בתנאים שונים, כגון בסיס או אחיזת עיניים משימה לעומת עישון. לייצר &quot;דופמין סרט משולב&quot; לנושא אחד לכל פרוסות סטריאטום לתחילת מחקר ובעישון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הסרט לשחק את &quot;סרט דופמין רב פרוסה&quot; (שמוצג בתוצאות) כדי לחשוף דפוסי מרחב ובזמן המרכיבים תגובת דופאמין הייחודית של המוח לעישון סיגריות. </li></ol>

<ol>
	<li>Constantinescu, C. C., Bouman, C., Morris, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonparametric+extraction+of+transient+changes+in+neurotransmitter+concentration+from+dynamic+PET+data.">Nonparametric extraction of transient changes in neurotransmitter concentration from dynamic PET data.</a> IEEE Trans. Med. Imaging. 26, 359-373 (2007).</li><li>Constantinescu, C. 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=Estimation+from+PET+data+of+transient+changes+in+dopamine+concentration+induced+by+alcohol:+support+for+a+non-parametric+signal+estimation+method.">Estimation from PET data of transient changes in dopamine concentration induced by alcohol: support for a non-parametric signal estimation method.</a> Phys. Med Biol. 53, 1353-1367 (2008).</li><li>Morris, E. D., Constantinescu, C. C., Sullivan, J. M., Normandin, M. D., Christopher, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+visualization+of+human+dopamine+dynamics+from+PET+images.">Noninvasive visualization of human dopamine dynamics from PET images.</a> NeuroImage. 51, 135-144 (2010).</li><li>Morris, E. D., Normandin, M. D., Schiffer, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Initial+comparison+of+ntPET+with+microdialysis+measurements+of+methamphetamine-induced+dopamine+release+in+rats:+support+for+estimation+of+dopamine+curves+from+PET+data.">Initial comparison of ntPET with microdialysis measurements of methamphetamine-induced dopamine release in rats: support for estimation of dopamine curves from PET data.</a> Molecular imaging and biology : MIB : the official publication of the Academy of Molecular Imaging. 10, 67-73 (2008).</li><li>Morris, E. D., 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=ntPET:+a+new+application+of+PET+imaging+for+characterizing+the+kinetics+of+endogenous+neurotransmitter+release.">ntPET: a new application of PET imaging for characterizing the kinetics of endogenous neurotransmitter release.</a> Molecular Imaging. 4, 473-489 (2005).</li><li>Normandin, M. D., Morris, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+neurotransmitter+kinetics+with+ntPET:+A+simulation+study+of+temporal+precision+and+effects+of+biased+data.">Estimating neurotransmitter kinetics with ntPET: A simulation study of temporal precision and effects of biased data.</a> NeuroImage. 39, 1162-1179 (2008).</li><li>Normandin, M. D., Schiffer, W. K., Morris, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+linear+model+for+estimation+of+neurotransmitter+response+profiles+from+dynamic+PET+data.">A linear model for estimation of neurotransmitter response profiles from dynamic PET data.</a> NeuroImage. 59, 2689-2699 (2012).</li><li>Christian, B. T., Vandehey, N. T., Floberg, J. M., Mistretta, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+PET+denoising+with+HYPR+processing.">Dynamic PET denoising with HYPR processing.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official publication, Society of Nuclear Medicine. 51, 1147-1154 (2010).</li><li>Ichise, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linearized+reference+tissue+parametric+imaging+methods:+application+to+[11C]DASB+positron+emission+tomography+studies+of+the+serotonin+transporter+in+human+brain.">Linearized reference tissue parametric imaging methods: application to [11C]DASB positron emission tomography studies of the serotonin transporter in human brain.</a> Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 23, 1096-1112 (2003).</li><li>Benowitz, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacology+of+nicotine:+addiction,+smoking-induced+disease,+and+therapeutics.">Pharmacology of nicotine: addiction, smoking-induced disease, and therapeutics.</a> Annual review of pharmacology and toxicology. 49, 57-71 (2009).</li><li>Volkow, N. D., Swanson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variables+that+affect+the+clinical+use+and+abuse+of+methylphenidate+in+the+treatment+of+ADHD.">Variables that affect the clinical use and abuse of methylphenidate in the treatment of ADHD.</a> The American journal of psychiatry. , 160-1918 (2003).</li><li>Di Chiara, G., Imperato, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drugs+abused+by+humans+preferentially+increase+synaptic+dopamine+concentrations+in+the+mesolimbic+system+of+freely+moving+rats.">Drugs abused by humans preferentially increase synaptic dopamine concentrations in the mesolimbic system of freely moving rats.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85, 5274-5278 (1988).</li><li>Barrett, S. P., Boileau, I., Okker, J., Pihl, R. O., Dagher, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hedonic+response+to+cigarette+smoking+is+proportional+to+dopamine+release+in+the+human+striatum+as+measured+by+positron+emission+tomography+and+[11C]raclopride.">The hedonic response to cigarette smoking is proportional to dopamine release in the human striatum as measured by positron emission tomography and [11C]raclopride.</a> Synapse. 54, 65-71 (2004).</li><li>Brody, A. L., 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=Gene+variants+of+brain+dopamine+pathways+and+smoking-induced+dopamine+release+in+the+ventral+caudate/nucleus+accumbens.">Gene variants of brain dopamine pathways and smoking-induced dopamine release in the ventral caudate/nucleus accumbens.</a> Arch. Gen. Psychiatry. 63, 808-816 (2006).</li><li>Brody, A. L., 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=Smoking-induced+ventral+striatum+dopamine+release.">Smoking-induced ventral striatum dopamine release.</a> The American journal of psychiatry. 161, 1211-1218 (2004).</li><li>Montgomery, A. J., Lingford-Hughes, A. R., Egerton, A., Nutt, D. J., Grasby, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+nicotine+on+striatal+dopamine+release+in+man:+A+[11C]raclopride+PET+study.">The effect of nicotine on striatal dopamine release in man: A [11C]raclopride PET study.</a> Synapse. 61, 637-645 (2007).</li><li>Scott, D. J., 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=Smoking+modulation+of+mu-opioid+and+dopamine+D2+receptor-mediated+neurotransmission+in+humans.">Smoking modulation of mu-opioid and dopamine D2 receptor-mediated neurotransmission in humans.</a> Neuropsychopharmacology: official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 32, 450-457 (2007).</li><li>Takahashi, H., 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=Enhanced+dopamine+release+by+nicotine+in+cigarette+smokers:+a+double-blind,+randomized,+placebo-controlled+pilot+study.">Enhanced dopamine release by nicotine in cigarette smokers: a double-blind, randomized, placebo-controlled pilot study.</a> Int. J. Neuropsychopharmacol. 11, 413-417 (2008).</li><li>Morris, E. D., Fisher, R. E., Alpert, N. M., Rauch, S. L., Fischman, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+imaging+of+neuromodulation+using+positron+emission+tomography:+Optimal+ligand+characteristics+and+task+length+for+detection+of+activation.">In vivo imaging of neuromodulation using positron emission tomography: Optimal ligand characteristics and task length for detection of activation.</a> Human Brain Mapping. 3, 35-55 (1995).</li><li>Alpert, N. M., Badgaiyan, R. D., Livni, E., Fischman, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+method+for+noninvasive+detection+of+neuromodulatory+changes+in+specific+neurotransmitter+systems.">A novel method for noninvasive detection of neuromodulatory changes in specific neurotransmitter systems.</a> NeuroImage. 19, 1049-1060 (2003).</li><li>Carson, R. E., Barker, W. C., Jeih-San, L., Johnson, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+Science+Symposium+Conference+Record.">Nuclear Science Symposium Conference Record.</a> 2003 IEEE. 3285, 3281-3285 (2003).</li><li>Carson, R. 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=Comparison+of+bolus+and+infusion+methods+for+receptor+quantitation:+application+to+[18F]cyclofoxy+and+positron+emission+tomography.">Comparison of bolus and infusion methods for receptor quantitation: application to [18F]cyclofoxy and positron emission tomography.</a> Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 13, 24-42 (1993).</li><li>Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+robust+automated+brain+extraction.">Fast robust automated brain extraction.</a> Human brain mapping. 17, 143-155 (2002).</li><li>Floberg, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+kinetic+analysis+of+dynamic+PET+data+with+optimized+HYPR-LR.">Improved kinetic analysis of dynamic PET data with optimized HYPR-LR.</a> Medical physics. 39, 3319-3331 (2012).</li><li>Martinez, D., 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=Imaging+human+mesolimbic+dopamine+transmission+with+positron+emission+tomography.+Part+II:+amphetamine-induced+dopamine+release+in+the+functional+subdivisions+of+the+striatum.">Imaging human mesolimbic dopamine transmission with positron emission tomography. Part II: amphetamine-induced dopamine release in the functional subdivisions of the striatum.</a> Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 23, 285-300 (2003).</li><li>Montgomery, A. J., 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=Correction+of+head+movement+on+PET+studies:+comparison+of+methods.">Correction of head movement on PET studies: comparison of methods.</a> Journal of nuclear medicine : official publication, Society of Nuclear Medicine. 47, 1936-1944 (2006).</li><li>Yoder, K. K., Wang, C., Morris, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Change+in+binding+potential+as+a+quantitative+index+of+neurotransmitter+release+is+highly+sensitive+to+relative+timing+and+kinetics+of+the+tracer+and+the+endogenous+ligand.">Change in binding potential as a quantitative index of neurotransmitter release is highly sensitive to relative timing and kinetics of the tracer and the endogenous ligand.</a> Journal of nuclear medicine : official publication, Society of Nuclear Medicine. 45, 903-911 (2004).</li><li>Wang, S., 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> , (2012).</li><li>Ginovart, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+the+dopamine+system+with+in+vivo+[11C]raclopride+displacement+studies:+understanding+the+true+mechanism.">Imaging the dopamine system with in vivo [11C]raclopride displacement studies: understanding the true mechanism.</a> Molecular imaging and biology : MIB : the official publication of the Academy of Molecular Imaging. 7, 45-52 (2005).</li><li>Sullivan, J. M., Kim, S. J., Cosgrove, K. P., Morris, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (2012).</li><li>Miller, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Simultaneous Statistical Inference. , (1981).</li><li>Paterson, L. M., Tyacke, R. J., Nutt, D. J., Knudsen, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+endogenous+5-HT+release+by+emission+tomography:+promises+and+pitfalls.">Measuring endogenous 5-HT release by emission tomography: promises and pitfalls.</a> Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 30, 1682-1706 (2010).</li><li>Ridler, K., 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=Characterization+of+in+vivo+pharmacological+properties+and+sensitivity+to+endogenous+serotonin+of+[11C]+P943:+a+positron+emission+tomography+study+in+Papio+anubis.">Characterization of in vivo pharmacological properties and sensitivity to endogenous serotonin of [11C] P943: a positron emission tomography study in Papio anubis.</a> Synapse. 65, 1119-1127 (2011).</li><li>Cosgrove, K. P., 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=Assessing+the+sensitivity+of+[(1)(1)C]p943,+a+novel+5-HT1B+radioligand,+to+endogenous+serotonin+release.">Assessing the sensitivity of [(1)(1)C]p943, a novel 5-HT1B radioligand, to endogenous serotonin release.</a> Synapse. 65 (1), 1113-1117 (2011).</li><li>Finnema, S. J., 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=Fenfluramine-induced+serotonin+release+decreases+[11C]AZ10419369+binding+to+5-HT1B-receptors+in+the+primate+brain.">Fenfluramine-induced serotonin release decreases [11C]AZ10419369 binding to 5-HT1B-receptors in the primate brain.</a> Synapse. 64, 573-577 (2010).</li><li>Finnema, S. J., Varrone, A., Hwang, T. J., Halldin, C., Farde, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confirmation+of+fenfluramine+effect+on+5-HT(1B)+receptor+binding+of+[(11)C]AZ10419369+using+an+equilibrium+approach.">Confirmation of fenfluramine effect on 5-HT(1B) receptor binding of [(11)C]AZ10419369 using an equilibrium approach.</a> Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 32 (11), 685-695 (2012).</li><li>Morris, E. D., Yoder, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positron+emission+tomography+displacement+sensitivity:+predicting+binding+potential+change+for+positron+emission+tomography+tracers+based+on+their+kinetic+characteristics.">Positron emission tomography displacement sensitivity: predicting binding potential change for positron emission tomography tracers based on their kinetic characteristics.</a> Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 27, 606-617 (2007).</li><li>Gunn, R. N., Lammertsma, A. A., Hume, S. P., Cunningham, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parametric+imaging+of+ligand-receptor+binding+in+PET+using+a+simplified+reference+region+model.">Parametric imaging of ligand-receptor binding in PET using a simplified reference region model.</a> NeuroImage. 6, 279-287 (1997).</li><li>Lammertsma, A. A., 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=Comparison+of+methods+for+analysis+of+clinical+[11C]raclopride+studies.">Comparison of methods for analysis of clinical [11C]raclopride studies.</a> Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 16, 42-52 (1996).</li></ol>

כל המחברים המדינה כי יש להם מה למסור.

ממצאים בספרות PET על תגובת דופמין לעישון אינם עולים בקנה 13-18. ייתכנו סיבות רבות לכך. קשיים מתודולוגיים שונים להתעורר עם כל ניסיון עישון סיגריות תמונה. לכל הפחות, יש להתמודד עם ממצא תנועה אפשרי בנתונים, החשיפה לעישון יד שנייה לחוקרים, שינויים צנועים וקצרי מועד בדופמין שגורמים רק שינויים עדינים לספיגה והאצירה של נותב, 11 C-raclopride . אינדוקציה מלאכותית של תשובה גדולה ומתמשכת של דופמין יכולה להיות אפשרית על ידי מתן זריקת IV של מנה גדולה של ניקוטין. עם זאת, זה יהיה בניגוד למטרות הבסיסיות שלנו ביצירת סרטי דופאמין של עישון סיגריות. הכוונה שלנו הייתה לבחון בזהירות ככל האפשר את תגובת דופאמין לכל ההתנהגות של עישון. במחקר התמכרות, הבחנה חשובה היא בין ממשל פסיבישל תרופות לנושא וממשל עצמי. המטרה שלנו הייתה לתדמית ממשל עצמי - מעשן עישון שלו / שלה מותג המועדף של סיגריה - כדי ללכוד ולאפיין את תגובת דופאמין הקצרה לעישון. ניתוחי PET בדרך כלל להניח שאת ההשפעות של תרופה או אתגר אחר ביחס לחיים ארוכי משך הסריקה. עישון הדמיה הנדרש ובכך חידושים בדוגמנות ובניסויים עם PET. שלבים קריטיים בפרוטוקול שלנו הנחייה עישון בסורק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי תמונת ניהול עצמי (כלומר, עישון) שהיינו צריכים לחסל עישון פסיבי לשביעות רצונם של בריאות הסביבה שלנו ומחלקת בטיחות. הדבר זה הושג באמצעות השימוש במערכת סינון אוויר נייד אשר מושכת את האוויר שמסביב הנושא דרך מסנן HEPA להסיר חומר חלקיקים. היחידה מצוידת במכסת מנוע צריכת בצורת כיפה ברורה שיכול להיות מושפלת על tפניו של הנושא שהוא, אך לא לעכב אותו / אותה המעשנת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עישון גורם לתנועת ראש - גם אם הם מעשנים, הורו להעביר את היד שלהם ולשמור על הראש שלהם עדיין. תנועה במהלך מסגרת זמן אחת מדרדרת את תפקוד נקודת ההתפשטות של הסורק. כלומר, הוא תורם לטשטוש בתמונות. תנועת הראש במהלך הסריקה גם אומרת שהראש הוא בתפקידים שונים במהלך פליטה ושידור. חוסר התאמה זה יכול להוביל לחפצים כאשר סריקת השידור מוחלת לתיקון להנחתה. ראש מערכת מעקב Vicra מטפלת גם בנושאים אלה, והוא נחשב בדרך כלל כדי לייצג את פתרון המדינה-of-the-art לבעית 26. </li></ol> מקסם את הרגישות של 11 ספיגת C-raclopride לשינויים קטנים ברמות הדופמין <ol start="3" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סימולציה העבודה קודמת של הקבוצה שלנו מצביעה על כך שהרגישות לשינויים ברמות הדופמין אינה אחידה לכל אורך הסריקה אם נותב היא administered באמצעות הזרקת בולוס 27. מצד השני, בולוס ראשוני של מעקב אחריו עירוי איטי מופיע להשוות באופן משמעותי את הרגישות של נתוני PET לעישון בכל עת במהלך הסריקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Induced שינויי עישון בדופמין הם קטן יחסית לרעש בנתונים PET עצמם. שיקום Backprojection מוגבל מאוד (HYPR) 8,24 הוא שיטה פופולרית של החלקה של נתוני ה-fMRI שלאחרונה הוחל PET. טכניקת החלקה המרחבית זו מפחיתה רעש ללא מחיקת המאפיינים הזמניים של הנתונים שאנו מעוניינים בו כלומר, את הסטיות בעקומות בזמן הפעילות המייצגות את התחרות של נותב עם דופמין אנדוגני. העבודה הראשונית שלנו עולה כי 28 יש בחירה אופטימלית של HYPR מסנן שמגדילה את הפער בthresholded F-מפות (כלומר, שונים מספר voxels עודפים ב) בין העישון וקונדיט הבסיסייונים. המסנן האופטימלי (שנבחר לנתונים המוצגים) כנראה תלוי בהתאמה נכונה של גודל הקרנל HYPR לגודל המשוער של אזור ההפעלה (ראה איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Induced שינויי עישון בדופמין הם קצרים. שיטות ניתוח PET קונבנציונליות אינן מתאימות היטב ללכידתו של מוליך עצבי אירועים חולפים 25,29. יש לנו מאופיינים על החסרונות של ניתוחים קונבנציונליים שונים תוך שימוש במחקרים ונתונים סימולציה אנושי 30. מסיבות אלה, המעבדה שלנו פיתחה ותוקפת מספר הטכניקות המתמטיות לדוגמנות את ההשפעה של דופמין ארעיים על חיית מחמד של נתוני 1-7. חדשנות האחרונה על ידי Normandin et al. 7 הייתה לlinearize מודל ntPET המקורי שלנו, כך שזה יכול להיות מיושם ברמת voxel. התוצאה של כך היא סרט דופמין כמו אלה שהוצגו במסמך זה. היבטים מרכזיים של השיטות שלנו לאומדן הארעיים דופמין בנתונים PET אומתו previously: בחולדות שעברו PET וmicrodialysis 4 בו זמנית ובבני אדם בביצוע משימה הקשה אצבע 3,4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> איזה מבחן סטטיסטי נדרש לבודד שינויי Bonafide בדופמין, להבדיל מאירועים מקריים. אנו בחרנו להשתמש בנתון ה-F-(aka &quot;ה-F-יחס&quot;) כדי לזהות את האזורים (כלומר, את voxels) של התמונה שהן סיכוי טובים ביותר מכיל דופמין תגובות לגילוי וכמותיים. ה-F-נתון משמש להשוות את הסכומים של ריבועים של ההתקפים של שני מודלים מקוננים לאותם נתונים בזמן פעילות. במקרה זה, אנו משווים את ההתאמה של מודל קונבנציונלי, נעדר זמן משתנה-דופמין טווח עם מודל LP-ntPET הציג לאחרונה שמכיל טווח תלוי זמן לתנודות דופמין. רק את voxels עבורו ה-F-היחס עולה על סף סטטיסטי נתונה נשמרים בסרט דופמין הסופי. </li></ol> מגבלות לפרשנות של התוצאה שהוצגה &lt;ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוצאת המדגם שהוצגה כאן היא, כמובן, לא מחקר מלא. לימוד מעמיק של עישון יהיה כרוך במצב בסיסי, מצב עישון, ומצב עישון דמה לשלוט לשחרור דופמין-Induced תנועה - להבדיל מחפץ תנועה (ראה לעיל). מחקרים אלה הם מתמשך במעבדה שלנו. יש לציין שבניית מצב עישון דמה מתאים היא רחוקה מלהיות פשוט. למעשנים, המעשה של הבאת סיגריה כבויה לפיהם בלבד עשוי להיות מתגמל ולכן לשחרר דופמין. לפיכך, שליטה בתנועה, אך לא לציפייה כנראה תהיה תנועה בבימויו מוטורית של מאמץ דומה ותדירות לקיחת שאיפות מסיגריה, אבל לא תנועה שלא הצליח בשום דרך הקשורים לעישון, כגון לחיצת כפתור או אובייקט מניפולציה ידנית . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוא מוכר היטב כי אם מספיק נעשים השוואות, לא יהיה סיכוי שממצאים עולים נתון סטטיסטי דיש<html> 31 ישן. ההשוואות שאנו עושים הן בין ההתאמה של המודל הקונבנציונלי וההתאמה של מודל LP-ntPET בכל voxels בסטריאטום. נכון לעכשיו, אנחנו לא מתקנים באופן רשמי להשוואות מרובות (&quot;תיקון Bonferroni&quot; למשל). במקום זאת, יש לנו להחיל את ניתוח סרט דופמין למצב בסיסי, בנוסף למצב עישון. אם הסרט של דופמין של עישון היה פשוט התוצאה של מקרה, היינו מצפה אותה צפיפות של אזורי הפעלה (מספר voxels על סף) בתחילת המחקר כבנתוני עישון. ברור שזה לא המקרה (ראה איור 7). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אין ספק, את שחזור של הטכניקה שלנו הוא בעיה הקשורה חשובה. ניתן היה לצפות כי המוח של מעשן צריך להגיב באופן דומה לעישון סיגריה היום או מחר או בשבוע הבא. אנו עוסקים כיום בהערכה את שחזור בדיקה החוזרת של דופמין בסרטים שלנו. </li></ol> עתידי jove_content &quot;&gt; אנחנו פיתחו מודל חדש של הספיגה נותב PET בנוכחות של תנודות לטווח קצרים ברמת הנוירוטרנסמיטר אנדוגני. כי המודל הוא ליניארי בפרמטרים, זה יכול להיות מחושב במהירות ובקלות בvoxels רבים. נקודת הסיום של כזה ראוי מודל לנתונים PET על בסיס voxel-by-voxel הוא &quot;סרט&quot;. למחקרים עם קולטן נותב D2, 11 C-raclopride, נקודת הסיום הוא סרט דופמין. דופמין הוא מוליך עצבי המרכזיים המעורבים בעיבוד של המוח של גירויים מתגמלים שמוביל להתמכרות. בגלל שחלק מגירויים (בעיקר סיגריות ואלכוהול) לייצר דופמין שינויים קלים בלבד וכנראה קצר מועד, ייתכן שיש בסרטים שלהם הפוטנציאל הגדול ביותר לחקר השימוש לרעה בשני גירויים אלה. אם אנחנו יכולים להשתמש שלנו סרטי דופמין לזהות דפוסי מרחב ובזמן של שחרור דופאמין שמעידים על תלות או סיכון להתעללות, ואחר כך את הדפוסים הללו יכולים לשמש כסמנים של מחלה, סיכון למחלה, ו- בהנחה שהדפוסים הם הפיכים - מדדים של (תרופתי או קוגניטיבי) יעילות טיפול. אין שום דבר על הסרטים שלנו, שמגביל אותם למערכת הדופאמין. כל מה שצריך הוא PET נותב ליעד של עניין כי הוא רגיש (כלומר, בקלות על ידי displaceable) תנודות ביגנד אנדוגני לאותו היעד. נכון להיום, יש כבר עצירת התקדמות לזהות קליעים נותבים, כי הם אמין PET רגישים לנוירוטרנסמיטרים אנדוגניים אחרים מאשר דופמין. סקירה של ספרות סרוטונין בשנת 2010, למשל, ציירה תמונה של התפכחות היכולת המוגבלת הנוכחית שלנו כדי לזהות שחרור סרוטונין עם PET 32. לאחרונה, היו כמה התפתחויות מעודדות. מספר הפרסומים דיווחו רגישות של קליעים נותבים סרוטונין לגבהים בסרוטונין אנדוגני בפרימטים שאינם בני אדם, אלא 33-36 תחום מחכה הפגנות דומות בבני אדם. כפי שכבר דנו במקום אחר &lt;sup&gt; 37, רגישות לשינויים בריכוז מוליך עצבי אנדוגני להיראות מורכבת משיעור אופטימלי של עקירה מהקולט בשילוב עם הקלות של זרימה של נותב מרקמות לדם. ברגע שאומת ligands סרוטונין והראה את נכסים כאלה, ולאחר מכן סרטי הסרוטונין יהיו אפשרי גם. נכון להיום, מחקרי PET ביותר עם קולט קליעים נותבים להוביל לדור של תמונות פרמטריים. תמונה פרמטרית היא מפה של פרמטר המוערך בכל voxel באובייקט (כלומר, המוח) מודל הקינטית נותב נתון. יישום מודלים קונבנציונליים כגון SRTM 38,39 או אחד או שתיים רקמת תא מודל מניב תמונות פרמטריים של הר&quot;י, פרמטר הזרימה האזורי, או BP, את הערך הפוטנציאלי מחייב אזורי. שני פרמטרים אלה הם קבועים פיסיולוגיים, כי הם האמינו כדי לייצג את התהליכים שנמצאים במצב יציב. לפעמים, לעומת זאת, במערכת ו / או בתהליך של interested הם לא יציב. כלומר, הם ארעיים. כזה הוא המקרה עם התגובה הקצרה של דופמין לעישון סיגריות. בנסיבות כאלה, לא ניתן לאפיין דופמין החולף עם תמונה פרמטרית אחת. זה גם לא מתאים למודל את הנתונים עם מודל שהוא אך ורק בזמן בלתי משתנה בפרמטרים. יש צורך במודל עם טווח הזמן משתנה, כדי לתאר את שינויי ריכוז הדופמין בסטריאטום בתגובה לעישון. התפוקה הטבעית של מודל כזה בעת שימוש עם נותב דופמין, היא סרט של דופמין. זוהי צורה חדשה של פלט תמונה תפקודי שצפויים לדרבן ודורשים צורות חדשות של ניתוח על מנת למקסם את התועלת שלו.

למרות ראיות מכריעות של הסיכונים הרפואיים, עישון טבק הוא עדיין בעיה בריאותית משמעותית. זה פשוט קשה מאוד להפסיק לעשן. מעל 20% מאוכלוסיית ארה&quot;ב המבוגר ממשיכים לעשן ורוב המעשנים המנסים להפסיק הישנות בתוך החודש הראשון 10. לרוע המזל, ישנם כמה טיפולים זמינים כדי לסייע בהפסקת עישון ו / או להפחית את התלות בניקוטין. במעבדה שלנו, אנו מעוניינים בשימוש בבדיקת PET להבין התמכרות ותלות במטרה לסייע בפיתוח של תרופות חדשות להפסקת עישון ונטילת תרופות אחרת. העלייה המהירה של דופמין בסטריאטום הוא האמין כדי לקודד את האחריות ממכרת של סמים והתנהגויות 11 והחזר המהיר של דופמין לנקודת התחלה עשוי להיות קשורה לנסיגה וסמים שוחר שלאחר מכן. לכמה חומרים והתנהגויות כמו עישון סיגריות ממכרים, הגובה של דופמין striatal הוא קצר מועד מאוד (דקות); הגודל דואר של העלייה הוא לא גדול (1-2X בסיסי), וההיקף המרחבי של תגובות אלה עשויים להיות מוגבל לקטנים תת אזורים של סטריאטום. ניסויים בבעלי החיים מראים בבירור כי ניקוטין גורם לשחרור דופמין בגרעין הנסמך של 12 חולדות. אבל הניסיונות ראשונים בשימוש ב- ניתוחים קונבנציונליים - כדי להעריך שינויי דופמין בבני האדם במהלך או בעקבות ניקוטין או עישון הניבו תוצאות לא אמינות וסותרות 13-18. חלק ממחקרים אלה אפשרו למעשנים לעשן בחוץ הסורק. אחרים נמסרו רק ניקוטין לנושא. להתמכרות לסיגריות מחקר הטובה ביותר, אנחנו יצאנו לפתח פרוטוקולי הדמיה טובים יותר ולהשלים אותם עם ניתוחים מתקדמים שיאפשר לנו לתפוס את התגובה של המוח להתנהגות עישון מעי טבעית. טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) היא ייחודית בין טכניקות סריקת מוח ביכולתה לחקור את הכימיה של המוח ושל המוח האנושי &lt;<html> em&gt; in vivo. קליעים נותבים PET רבים קיימים כדי לעקוב אחר קולטני דופאמין ורבים מהם רגישים לתחרות עם דופמין אנדוגני. למרבה הצער, בשיטות המקובלות של ניתוח תמונת PET להעריך את היחס של המצב היציב חייבים נותב חופשי, המכונה פוטנציאל מחייב (מקביל לשיטות מבחנה), מתמונות חיות מחמד דינמיות. שינוי ניכר ביחס המצב היציב (למשל, מנקודת ההתחלה למצב העישון) הוא נלקח כדי לציין שינוי דופמין. אך שינויי דופמין הרלוונטיים להתמכרות הם מטבעם חולפים ולכן ההערכות של כמות מצב יציב הן פגומות. יתר על כן, את ממוצעי ניתוח לאזור של הריבית הטיפוסיות הריכוז נותב על פני אזורים מבחינה אנטומית, שהוגדרו גדולים והוא צפוי להחמיץ את תגובות מוח מקומיות מאוד - כמו אלה שאנו מצפים מעישון סיגריות. מחקרי PET קודמים של עישון אולי גם סבלו מתנועה של ראשיהם של המעשנים בעת העישון בסורק. jove_content &quot;&gt; MRI התפקודי (fMRI) מציע רזולוציה מרחב ובזמן הדרושה שיהיה צורך ללכוד אירועים המתרחשים בתת אזורים של סטריאטום בזמן בקנה מידת דקות אבל fMRI חסר הייחוד המולקולרי של PET. אות BOLD נובעת מ . שינויים בזרימת דם ולכן הוא neuronally ומולקולרית ספציפי לפיכך, אנו מנוצלים PET - אבל בדרך חדשה המטרה של פרוטוקול זה הייתה להעריך את תגובות דופמין הקצרות ומקומיות לעישון משום שהם האמינו ביסוד הביטוי של neurochemical. השתוקקות והתנהגות סמים מחפשים. להעריך ארעיים דופמין שהם כבשו בתמונות חיות מחמד דינמיות שנעשו עם ligands דופמין רצפטור, הצגנו שורה של דגמים קינטיים, תכונה &quot;ntPET&quot; למוליך העצבי PET 1,5,6,19, שהיו מבוססות על העבר מודל תא שתי רקמות קונבנציונלית אך בתוספת תנאים לזמן הווריאציה בהצהרת העקרונותאמין והאינטראקציה בין דופמין ונותב (כלומר תחרות). מודלים אלה אומתו כנגד תקן זהב. באופן ספציפי, יש לנו הראינו כי המודלים שלנו לחזות ריכוזי הדופמין לאורך זמן מנתוני מחמד בחולדות שנמצאות בהסכם טוב עם מדידות microdialysis נרכשו בו זמנית 4,7 יתרונות:. האחרון של המודלים שלנו היו גם ליניארי ולא פרמטרית (NP -NtPET) 1 או ליניארית ופרמטרים (LP-ntPET) 7. המודל השני נובע ממודל ליניארי קודם לכן הוצג על ידי אלפרט ואח&#39;. 20. ינאריזציה היא פיתוח מפתח משום שהוא מבטיח כי יישום מודלים לנתונים דינמיים ברמת voxel הוא המחשוב פשוט. במאמר שהוכחה של קונספט האחרון, היינו מסוגל ליצור סרטי דופאמין של הסובייקט אנושי בביצוע משימת מנוע 3 ולהראות שאת הסרטים היו רגישים לתזמון של המשימה המוטורית כפי שניתן היה לצפות. Movies הם ייצוגים של מהלך הזמן של רמות הדופמין בכל voxel בתמונה. שיטות voxel-by-voxel ב PET בדרך כלל סובלות מאות נמוכה יחס רעש, ולכן כדי למזער את הרעש הגלום בעקומות בזמן פעילות מבוססות voxel (TACs), אנחנו מיישמים את מסנן חדשני מרחבית, &#39;HYPR&#39;, 8 כמראש עיבוד צעד. צעד זה שומר על מאפיינים זמניים מפתח של voxels להגיב תוך הפחתת רעש. עישון הוא יותר מאספקת ניקוטין. סיגריות מכילות 4,000 כימיקלים בנוסף לניקוטין. בעוד הוא חשב ניקוטין להיות אחראי בעיקר על ההשפעות הראשוניות הממכרות, כל רמזים אחרים והרכיבים חושיים של עישון הופך חיזוק למעשן רגיל. אנחנו בחרנו ללמוד את כל ההתנהגות של עישון ופירוש דבר שאנחנו צריכים להיות מסוגלים מעשנים לעשן בזמן תמונה בתוך סורק PET. למרבה הצער, עם עישון מגיע תנועת ראש. לחסל את חפצי תנועת ראש בתמונות שלנו, אנו משתמשים בmotio Vicraמערכת N-מעקב (NDI מערכות, ווטרלו, קנדה) ותיקון תנועת אירוע אחר אירוע, כחלק מאיטרטיבי, רזולוציה אלגוריתם שחזור 21 התאוששות. שיטות הסריקה וניתוח החדשות שלנו נועדו לעורר וללכוד ארעיים דופמין קצר ומקומי, כי הם את החתימות הייחודיות של תגובת המוח לסמים ולהתמכרות. ביצע voxel-by-voxel, המודלים שלנו לייצר סדרה של תמונות דינמיות של תנודות דופמין striatal - &quot;סרטים&quot;, כלומר דופמין. סרטים אלה מייצגים סמן ביולוגי מרחב ובזמן חדש של התמכרות ויכולים לשמש כמדד ישיר, רב ממדים של סיכון להתמכרות ו / או אינדיקציה ליעילות טיפול.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vicra</td>
			<td>NDI Systems, Waterloo, Canada</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HRRT</td>
			<td>Siemens</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air Filter</td>
			<td>Movex, Inc, Northampton, PA</td>
			<td>LFK 175</td>
			<td>With extractor and clear hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>11C-raclopride</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>prepared at Yale PET Center from O-Desmethyl precursor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O-Desmethylraclopride</td>
			<td>ABX advanced biochemical compounds, Radeberg, Germany</td>
			<td>Product #1510</td>
			<td>Precursor of 11C-raclopride</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Table 1. Materials used.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

creating dynamic images of short-lived dopamine fluctuations with lp-ntpet:  dopamine movies of cigarette smoking

אנו מתארים את שלבים ניסוי וסטטיסטיים ליצירת סרטי דופאמין במוח מנתוני PET דינמיים. הסרטים מייצגים תנודות דקות לדקות של דופמין הנגרמות על ידי עישון סיגריה. המעשן צילמו במהלך חווית עישון טבעית, תוך תופעות בלבול אפשריות אחרות (כגון תנועת ראש, ציפייה, חידוש, או סלידה מעישון שוב ושוב) הן מזעריות. אנו מציגים את הפרטים של הניתוח הייחודי שלנו. שיטות מקובלות לניתוח פרמטרים PET הערכת הזמן-invariant הקינטית מודל שבו לא ניתן ללכוד את התנודות קצרות טווח בשחרור הנוירוטרנסמיטר. הניתוח שלנו - מניב סרט דופמין - מבוסס על העבודה שלנו עם דגמים קינטיים וטכניקות פירוק אחרות המאפשרים לזמן משתנה-פרמטרים 1-7. היבט זה של הניתוח - זמנית-וריאציה - הוא מפתח לעבודה שלנו. כי המודל שלנו הוא גם ליניארי בפרמטרים, זה מעשי, המחשוב, ליישם ברמת voxel דואר. טכניקת הניתוח מורכבת מחמישה שלבים עיקריים: עיבוד מראש, דוגמנות, סטטיסטי לשם השוואה, מיסוך וויזואליזציה. עיבוד מקדים הוא הוחל על נתוני PET עם 8 המסנן המרחבי &#39;HYPR &quot;ייחודי המפחית את הרעש במרחב אבל שומר מידע זמני קריטי. דוגמנות מזהה את הפונקציה משתנה בזמן בצורה הטובה ביותר, מתארת ​​את השפעת דופמין ב -11 בספיגה C-raclopride. משווה את הצעד הסטטיסטי ההתקף של המודל (LP-ntPET) 7 למודל מקובל 9. מיסוך מגביל את הטיפול לאותם voxels המתואר הטוב ביותר על ידי המודל החדש. ויזואליזציה של מפות פונקצית דופמין בכל voxel לסולם צבעים ומייצר סרט דופמין. תוצאות ביניים לדוגמה וסרטי דופאמין של עישון סיגריות מוצגות.

איור 2. את ההשפעות של שני מסננים מרחביים שונים HYPR על החלקה את הנתונים בזמן הפעילות בvoxel striatal יחידה. בשורה עליונה: 11 תמונות פליטת PET C-raclopride ממסגרת 3 דקות מרוכזת ב 46.5 דקות (לא מסונן, מסונן עם 3 X 3 X 3 voxel ליבה, מסוננת על ידי 5 X 5 X 5 voxel ליבה). בשורה אמצעית: 11 תמונות פליטת PET C-raclopride ממסגרת 3 דקות מרוכזת בדקות 61.5 (לא מסונן, מסונן עם 3 X 3 X 3 voxel ליבה, מסוננת על ידי 5 X 5 X 5 הקרנל voxel). בשורה תחתונה: עקומות פעילות בזמן מתאימות מאותו מיקום voxel היחיד בcaudate הגבי שמאל. שים לב שהטבילה לכאורה בספיגת C-raclopride 11 (עקב השחרור של דופאמין) בעת העישון נשמרה למרות הרעש הוא פחתה עם מסנן גודל גדול יותר. איור 3. מבחר פונקציות תגובת הדופמין יציג שהיו מראש computed להרכבת דגם LP-ntPET לנתונים בזמן פעילות חיית המחמד בכל voxel פי Normandin et al. 7. במקרה שלנו הפרדיגמה העישון, עישון סיגריות מתחיל 45 דקות לאחר ההזרקה נותב מתחילה. גם אם תגובות דופמין striatal לקודד ציפייה של עישון - למשל, עקב טיפול של הסיגריה או רמזים אחרים שמנבאות עישון - אנחנו מנומקים שפונקציות התגובה יכולה להיות מוגבלות בבטחה לעקומות שממריאות מנקודת ההתחלה לא לפני 5 דקות לפני העישון (א). בדומה לכך, העקומות היו מוגבלות להמראת זמנים לא יאוחר מ 15 דקות לאחר תחילת העישון. עקומות עם ההמראה פעמים ב 40 דקות מייצגות תגובות דופאמין אפשריות בשל ציפייה (ב) פונקציות תגובת נציג כל שהמריאו מבסיס ב45 דקות;. הזמן שבו מתחיל לעשן. 500 פונקציות תגובה מתקבלות על דעת שונות שנוצרו. לצורך ההמחשה, מגרשים ב&lt;חזק&gt; (א) ו (ב) להציג רק דגימה של צורות עקומה וזמני ההמראה. איור 4. (א) משוואה המבצעית עבור דגם LP-ntPET. המודל הוא ליניארי בפרמטרים (1 R, K 2, K 2a, γ) המאפשר חישוב מהיר של אומדני פרמטרים בכל voxel בתוך מסיכת striatal. (ב) תמונות פרמטרית של R (1, 2 K, K 2a, γ ) לפרוסת מוח העטרה יחידה לנושא אחד. למרות γ לבד הוא הפרמטר שמקודד את עוצמת תגובת דופמין, אמיד בו זמנית של כל 4 הפרמטרים נותבים יש צורך להתאים את המודל לנתונים בזמן הפעילות בכל voxel. איור 5. התקפים של הדגמים קונבנציונליים (MRTM) והחדשים (LP-ntPET) לנתונים בזמן הפעילות מvoxel בcaudate השמאל. כושר MRTM הוא בכחול. כושר LP-ntPET הוא באדום. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; איור 6. (א) מציג את הסכום המשוקלל של שאריות בריבוע (WSSR) מMRTM ו (ב) מLP-ntPET מתאים לנתונים בכל voxel striatal. את תמונות WSSR שתי המיוצרות מאותם נתונים הן בהשוואה להפקת מפה של ה-F-יחס בכל voxel (כלומר ה-F-מפה), המוצג ב( ג). (ד) F-המפה היא thresholded בp &lt;0.05 כדי לייצר מפת משמעות ינארי (ראה שלב 2.10 לפרוטוקול). לפרקי זמן N, ו4 פרמטרים של מודל LP-ntPET, הסף עבור ה-F-נתון המקביל לרמת הסתברות, p &lt;0.05 (במשך 90 דקות של נתונים זרקו לפח במסגרות 3 דקות, הסף הוא 4.23) (ה ) מפת המשמעות מסוננת עם מסנן המורפולוגי (&quot;פתיחה&quot;) כדי לחסל את האשכולות זעירים של voxels שהם סיכוי טובים ביותר כדי לייצג את הרעש. מסכת המשמעות הסופית משמרת האלה voxels בסטריאטום היחיד שTACs הם בכושר טוב יותר (Statistically) על ידי מודל LP-ntPET בניגוד למודל MRTM הקונבנציונלי ובכך הם האמינו מכיל דופאמין תגובה לעישון. סף זה אינו מתקן להשוואות מרובות. במקום זאת, כדי להתגונן מפני ממצאים חיוביים כוזבים, אנו יוצרים מסכות משמעות סופיות למצב שליטה וכן (ראה איור 7 ופרוטוקול שלבים 1.8-1.10). איור 7. () מראה פרוסת העטרה אחד מסכת המשמעות הסופית למצב העישון בנושא אחד. איור (ב) מציג את מסכת המשמעות הסופית לנושא מקביל ופרוסה במצב הבסיסית. הנוכחות של אשכולות של voxels עודפים במסכה של עישון בניגוד להיעדר כמעט המוחלט של אשכולות במסכה של שליטה תומכת בטענה כי סרטי דופאמין (ראה בהמשך) הם לא רק אירועים מקריים או אירועים הקשורים לרעש ב נתונים. (הערה: פעילות המוזרקת -ד ובכך יחס האות לרעש - בתחילת המחקר ובתנאי עישון היו דומה). איור 8. הסרט של דופמין פרוסה אחת של מוח בכיוון העטרה מציג את רמת הדופמין מסגרת לפי המסגרת ביחס לרמת בסיס דופמין (מנוחה). (א) מציג את סרטו של התנאי הבסיסי וכן (ב) מציג את הסרט של מצב העישון. את רמות הדופמין מקודדים בצבע. באופן ספציפי, את הצבעים - שמוצג בסרגל הצבע עם ערכים מספריים מתאימים - מייצגים את השינוי בדופמין מעל לרמה הבסיסית כאחוז מבסיס. שוב, את רמות הדופמין מוצגות רק לvoxels במסכת המשמעות הסופית העולה &lt;הרמה מובהקת עמ &#39;0.05. איור 9. רב פרוס, סרט דופמין רב תנאי לאותו הנושא כמו באיור 8 עם כל פרוסות סטריאטום הגחון מוצג בו זמנית ו<html> או בסיסי ותנאי עישון. <img alt="איור 1" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50358/50358fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50358/50358fig1.jpg" /> איור 1. תרשים זרימה של ניסוי והליכי ניתוח תמונה (AC). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50358/50358fig1large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/50358/50358fig2.jpg" /> איור 2. השפעות של מסנני HYPR של גודל גרעין שונה על תמונות (עליון והאמצעי) ועל עקומות פעילות זמן (תחתון) בvoxel יחיד. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50358/50358fig2large.jpg" target="_blank">לחצו כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <html> / Files/ftp_upload/50358/50358fig3.jpg &quot;/&gt; איור 3. דוגמאות לפונקציות תגובת הדופמין שהמראה ב( א) 40 דקות או (ב) שלאחר ההזרקה נותב 45 דקות. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/50358/50358fig4.jpg" /> איור 4. תמונות שנוצרו על ידי התאמה פרמטרית המשוואה המבצעית LP-ntPET (א) לנתונים לחיות המחמד. (ב) תמונות מתאימות ל4 הפרמטרים של המודל, 1 R, K 2, K 2a, γ, מוערכות לסטריאטום והראו מעולף על פרוסת MR המקבילה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50358/50358fig4large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> iles/ftp_upload/50358/50358fig5.jpg &quot;/&gt; איור 5. התקפי MRTM (כחול) וLP-ntPET (אדום) מודלים לנתונים בזמן פעילות מvoxel יחיד. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/50358/50358fig6.jpg" /> איור 6. תמונות פרמטרית של WSSR ל() MRTM ו( ב). מפות WSSR בהתאמה LP-ntPET הם בהשוואה ליצירת ה-F-המפה (ג), אשר בתורו thresholded למסכה בינארי (ד) ולאחר מכן מסוננת לייצר מסכת המשמעות הסופית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50358/50358fig6large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/50358/50358fig7.jpg" /> איור 7. השוואה בין מסכות Signifcance סופיות לעישון (א) ושליטה <strong&gt; (ב) תנאים לאותו הנושא. סרט דופמין 8.Single-פרוסת איור לנושא אחד בשליטה (&quot;מנוחה&quot;) ותנאי עישון. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50358/50358fig8.swf" target="_blank">לחץ כאן לצפייה באיור 8.</a> סרט דופמין 9.Multi-פרוסת איור לנושא אחד ב( למעלה) ועישון (תחתון) ביקורת (&#39;מנוחה&#39;) תנאים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50358/50358fig9.avi" target="_blank">לחץ כאן לצפייה באיור 9.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Creating Dynamic Images of Short-lived Dopamine Fluctuations with lp-ntPET:  Dopamine Movies of Cigarette Smoking at JoVE.com

Creating Dynamic Images of Short-lived Dopamine Fluctuations with lp-ntPET:  Dopamine Movies of Cigarette Smoking

אנו מציגים גישה חדשנית להדמית PET לכידת תנודות דופמין הנגרמות על ידי עישון סיגריות. נושאים לעשן בסורק PET. תמונות חיות מחמד דינמיות הן מודל voxel-by-voxel בזמן על ידי LP-ntPET, הכולל טווח דופמין זמן משתנה. התוצאות הן &#39;סרטים&#39; של תנודות הדופמין בסטריאטום במהלך עישון.

יצירת תמונות דינמיות של תנודות דופמין קצרות עם LP-ntPET: סרטי דופמין של עישון סיגריות

We describe experimental and statistical steps for creating dopamine movies of the brain from dynamic PET data. The movies represent minute-to-minute ...

creating-dynamic-images-short-lived-dopamine-fluctuations-with-lp

Research

JoVE Journal

Behavior

18.1K Views.  Yale University. אנו מציגים גישה חדשנית להדמית PET לכידת תנודות דופמין הנגרמות על ידי עישון סיגריות. נושאים לעשן בסורק PET. תמונות חיות מחמד דינמיות הן מודל voxel-by-voxel בזמן על ידי LP-ntPET, הכולל טווח דופמין זמן משתנה. התוצאות הן 'סרטים' של תנודות הדופמין בסטריאטום במהלך עישון.

Video: Creating Dynamic Images of Short-lived Dopamine Fluctuations with lp-ntPET:  Dopamine Movies of Cigarette Smoking

Examination of Rapid Dopamine Dynamics with Fast Scan Cyclic Voltammetry During Intra-oral Tastant Administration in Awake Rats

Rapid, phasic dopamine (DA) release in the mammalian brain plays a critical role in reward processing, reinforcement learning, and motivational control. Fast scan cyclic voltammetry (FSCV) is an electrochemical technique with high spatial and temporal (sub-second) resolution that has been utilized to examine phasic DA release in several types of preparations. In vitro experiments in single-cells and brain slices and in vivo experiments in anesthetized rodents have been used to identify mechanisms that mediate dopamine release and uptake under normal conditions and in disease models. Over the last 20 years, in vivo FSCV experiments in awake, freely moving rodents have also provided insight of dopaminergic mechanisms in reward processing and reward learning. One major advantage of the awake, freely moving preparation is the ability to examine rapid DA fluctuations that are time-locked to specific behavioral events or to reward or cue presentation. However, one limitation of combined behavior and voltammetry experiments is the difficulty of dissociating DA effects that are specific to primary rewarding or aversive stimuli from co-occurring DA fluctuations that mediate reward-directed or other motor behaviors. Here, we describe a combined method using in vivo FSCV and intra-oral infusion in an awake rat to directly investigate DA responses to oral tastants. In these experiments, oral tastants are infused directly to the palate of the rat &#8211; bypassing reward-directed behavior and voluntary drinking behavior &#8211; allowing for direct examination of DA responses to tastant stimuli.

Rapid fluctuations in extracellular dopamine (DA) mediate both reward processing and motivated behavior in mammals. This manuscript describes the combined use of fast scan cyclic voltammetry (FSCV) and intra-oral tastant administration to determine how tastants alter rapid dopamine release in awake, freely moving rats.

בחינת המהירה דופמין Dynamics עם הסריקה מהירה Voltammetry המחזורי במהלך פנים הפה Tastant מנהל בחולדות ערה

Rapid, phasic dopamine (DA) release in the mammalian brain plays a critical role in reward processing, reinforcement learning, and motivational control. ...

Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: STW). Thus, in clinical rehabilitation separation of sit-to-stand and gait initiation - termed sit-to-stand-and-walk (STSW) - is usual. However, a standardized STSW protocol with a clearly defined analytical approach suitable for pathological assessment has yet to be defined.
Hence, a goal-orientated protocol is defined that is suitable for healthy and compromised individuals by requiring the rising phase to be initiated from 120% knee height with a wide base of support independent of lead limb. Optical capture of three-dimensional (3D) segmental movement trajectories, and force platforms to yield two-dimensional (2D) center-of-pressure (COP) trajectories permit tracking of the horizontal distance between COP and whole-body-center-of-mass (BCOM), the decrease of which increases positional stability but is proposed to represent poor dynamic postural control.
BCOM-COP distance is expressed with and without normalization to subjects&#39; leg length. Whilst COP-BCOM distances vary through STSW, normalized data at the key movement events of seat-off and initial toe-off (TO1) during steps 1 and 2 have low intra and inter subject variability in 5 repeated trials performed by 10 young healthy individuals. Thus, comparing COP-BCOM distance at key events during performance of an STSW paradigm between patients with upper motor neuron injury, or other compromised patient groups, and normative data in young healthy individuals is a novel methodology for evaluation of dynamic postural stability.

Here, we present a novel protocol to measure positional stability at key events during the sit-to-stand-to-walk using the center-of-pressure to the whole-body-center-of-mass distance. This was derived from the force platform and three-dimensional motion-capture technology. The paradigm is reliable and can be utilized for the assessment of neurologically compromised individuals.

שבי-אל-סטנד-ו-הליכה גובה ברך 120%: גישה חדשנית להעריך דינמי ביציבה שליטה עצמאית של גפה יצוקה

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: ...

Creating Virtual-hand and Virtual-face Illusions to Investigate Self-representation

Studies investigating how people represent themselves and their own body often use variants of &#34;ownership illusions&#34;, such as the traditional rubber-hand illusion or the more recently discovered enfacement illusion. However, these examples require rather artificial experimental setups, in which the artificial effector needs to be stroked in synchrony with the participants&#39; real hand or face&#8212;a situation in which participants have no control over the stroking or the movements of their real or artificial effector. Here, we describe a technique to establish ownership illusions in a setup that is more realistic, more intuitive, and of presumably higher ecological validity. It allows creating the virtual-hand illusion by having participants control the movements of a virtual hand presented on a screen or in virtual space in front of them. If the virtual hand moves in synchrony with the participants&#39; own real hand, they tend to perceive the virtual hand as part of their own body. The technique also creates the virtual-face illusion by having participants control the movements of a virtual face in front of them, again with the effect that they tend to perceive the face as their own if it moves in synchrony with their real face. Studying the circumstances that illusions of this sort can be created, increased, or reduced provides important information about how people create and maintain representations of themselves.

Here, we describe virtual-hand and virtual-face illusion paradigms that can be used to study body-related self-perception/-representation. They have already been used in various studies to demonstrate that, under specific conditions, a virtual hand or face can be incorporated into one&#39;s body representation, suggesting that body representations are rather flexible.

יצירת אשליות Virtual-יד וירטואלית פנים לחקור ייצוג עצמי

Studies investigating how people represent themselves and their own body often use variants of &#34;ownership illusions&#34;, such as the traditional ...

Ultrasound Images of the Tongue: A Tutorial for Assessment and Remediation of Speech Sound Errors

Diagnostic ultrasound imaging has been a common tool in medical practice for several decades. It provides a safe and effective method for imaging structures internal to the body. There has been a recent increase in the use of ultrasound technology to visualize the shape and movements of the tongue during speech, both in typical speakers and in clinical populations. Ultrasound imaging of speech has greatly expanded our understanding of how sounds articulated with the tongue (lingual sounds) are produced. Such information can be particularly valuable for speech-language pathologists. Among other advantages, ultrasound images can be used during speech therapy to provide (1) illustrative models of typical (i.e.&#160;&#34;correct&#34;) tongue configurations for speech sounds, and (2) a source of insight into the articulatory nature of deviant productions. The images can also be used as an additional source of feedback for clinical populations learning to distinguish their better productions from their incorrect productions, en route to establishing more effective articulatory habits.
Ultrasound feedback is increasingly used by scientists and clinicians as both the expertise of the users increases and as the expense of the equipment declines. In this tutorial, procedures are presented for collecting ultrasound images of the tongue in a clinical context. We illustrate these procedures in an extended example featuring one common error sound, American English /r/. Images of correct and distorted /r/ are used to demonstrate (1) how to interpret ultrasound images, (2) how to assess tongue shape during production of speech sounds, (3), how to categorize tongue shape errors, and (4), how to provide visual feedback to elicit a more appropriate and functional tongue shape. We present a sample protocol for using real-time ultrasound images of the tongue for visual feedback to remediate speech sound errors. Additionally, example data are shown to illustrate outcomes with the procedure.

Ultrasound imaging can be used to display the shape and movements of the tongue in real time during speech. The images can be used to determine the nature of speech sound errors. Visual feedback of the tongue can be used to facilitate improvements in speech sound production in clinical populations.

תמונות אולטרסאונד של הלשון: הדרכה עבור הערכה וטיפול של שגיאות סאונד הדיבור

Diagnostic ultrasound imaging has been a common tool in medical practice for several decades. It provides a safe and effective method for imaging ...

fMRI Mapping of Brain Activity Associated with the Vocal Production of Consonant and Dissonant Intervals

The neural correlates of consonance and dissonance perception have been widely studied, but not the neural correlates of consonance and dissonance production. The most straightforward manner of musical production is singing, but, from an imaging perspective, it still presents more challenges than listening because it involves motor activity. The accurate singing of musical intervals requires integration between auditory feedback processing and vocal motor control in order to correctly produce each note. This protocol presents a method that permits the monitoring of neural activations associated with the vocal production of consonant and dissonant intervals. Four musical intervals, two consonant and two dissonant, are used as stimuli, both for an auditory discrimination test and a task that involves first listening to and then reproducing given intervals. Participants, all female vocal students at the conservatory level, were studied using functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) during the performance of the singing task, with the listening task serving as a control condition. In this manner, the activity of both the motor and auditory systems was observed, and a measure of vocal accuracy during the singing task was also obtained. Thus, the protocol can also be used to track activations associated with singing different types of intervals or with singing the required notes more accurately. The results indicate that singing dissonant intervals requires greater participation of the neural mechanisms responsible for the integration of external feedback from the auditory and sensorimotor systems than does singing consonant intervals.

The neural correlates of listening to consonant and dissonant intervals have been widely studied, but the neural mechanisms associated with production of consonant and dissonant intervals are less well known. In this article, behavioral tests and fMRI are combined with interval identification and singing tasks to describe these mechanisms.

FMRI מיפוי של פעילות המוח קשורה הייצור ווקאלי של עיצורים ומרווחים דיסוננט

The neural correlates of consonance and dissonance perception have been widely studied, but not the neural correlates of consonance and dissonance ...

Creating and Applying a Reference to Facilitate the Discussion and Classification of Proteins in a Diverse Group

Related proteins that have been studied in different labs using varying organisms may lack a uniform system of nomenclature and classification, making it difficult to discuss the group as a whole and to place new sequences into the appropriate context. Developing a reference that prioritizes important sequence features related to structure and/or activity can be used in addition to established names to add some coherency to a diverse group of proteins. This paper uses the cysteine-stabilized alpha-helix (CS-&#945;&#946;) superfamily as an example to show how a reference generated in&#160;spreadsheet software can clarify relationships between existing proteins in the superfamily, as well as facilitate the addition of new sequences. It also shows how the reference can help to refine sequence alignments generated in commonly used software, which impacts the validity of phylogenetic analyses. The use of a reference will likely be most helpful for protein groups that include highly divergent sequences from a broad spectrum of taxa, with features that are not adequately captured by molecular analyses.

The goal of this protocol is to develop a reference for divergent proteins in a group that lacks coherent criteria for nomenclature and classification. This reference will facilitate analyses and discussion of the group as a whole and can be used in addition to established names.

ליצירה והחלה הפניה כדי לקדם את הדיון ואת הסיווג של חלבונים בתוך קבוצה מגוונת

Related proteins that have been studied in different labs using varying organisms may lack a uniform system of nomenclature and classification, making it ...

Central and Divided Visual Field Presentation of Emotional Images to Measure Hemispheric Differences in Motivated Attention

Two dominant theories on lateralized processing of emotional information exist in the literature. One theory posits that unpleasant emotions are processed by right frontal regions, while pleasant emotions are processed by left frontal regions. The other theory posits that the right hemisphere is more specialized for the processing of emotional information overall, particularly in posterior regions.
Assessing the different roles of the cerebral hemispheres in processing emotional information can be difficult without the use of neuroimaging methodologies, which are not accessible or affordable to all scientists. Divided visual field presentation of stimuli can allow for the investigation of lateralized processing of information without the use of neuroimaging technology. 
This study compared central versus divided visual field presentations of emotional images to assess differences in motivated attention between the two hemispheres. The late positive potential (LPP) was recorded using electroencephalography (EEG) and event-related potentials (ERPs) methodologies to assess motivated attention. Future work will pair this paradigm with a more active behavioral task to explore the behavioral impacts on the attentional differences found.

This study compared central versus divided visual field presentations of emotional images to assess differences in motivated attention between the two hemispheres. The late positive potential (LPP) was recorded using electroencephalography (EEG) and event-related potentials (ERPs) methodologies to assess motivated attention.

שדה הראיה המרכזית ומפולגת מצגת של תמונות רגשית כדי למדוד את ההבדלים Hemispheric תשומת לב מוטיבציה

Two dominant theories on lateralized processing of emotional information exist in the literature. One theory posits that unpleasant emotions are processed ...

An Automated Method to Determine the Performance of Drosophila in Response to Temperature Changes in Space and Time

Temperature is a ubiquitous environmental factor that affects how species distribute and behave. Different species of Drosophila fruit flies have specific responses to changing temperatures according to their physiological tolerance and adaptability. Drosophila flies also possess a temperature sensing system that has become fundamental to understanding the neural basis of temperature processing in ectotherms. We present here a temperature-controlled arena that permits fast and precise temperature changes with temporal and spatial control to explore the response of individual flies to changing temperatures. Individual flies are placed in the arena and exposed to pre-programmed temperature challenges, such as uniform gradual increases in temperature to determine reaction norms or spatially distributed temperatures at the same time to determine preferences. Individuals are automatically tracked, allowing the quantification of speed or location preference. This method can be used to rapidly quantify the response over a large range of temperatures to determine temperature performance curves in Drosophila or other insects of similar size. In addition, it can be used for genetic studies to quantify temperature preferences and reactions of mutants or wild-type flies. This method can help uncover the basis of thermal speciation and adaptation, as well as the neural mechanisms behind temperature processing.

An Automated Method to Determine the Performance of Drosophila in Response to Temperature Changes in Space and Time

Here we present a protocol to automatically determine the locomotor performance of Drosophila at changing temperatures using a programmable temperature-controlled arena that produces fast and accurate temperature changes in time and space.

שיטה אוטומטית כדי לקבוע את הביצועים של דרוזופילה בתגובה לשינויים בטמפרטורה בחלל ובזמן

Temperature is a ubiquitous environmental factor that affects how species distribute and behave. Different species of Drosophila fruit flies have specific ...

Whole Body Vibration Methods with Survivors of Polio

The purpose of the original study was to examine the use of whole body vibration (WBV) on polio survivors with and without post-polio syndrome as a form of weight bearing exercise. The goal of this article is to highlight the strengths, limitations, and applications of the method used. Fifteen participants completed two intervention blocks with a wash-out period in between the blocks. Each block consisted of twice a week (four weeks) WBV interventions, progressing from 10 to 20 min per session. Low intensity (peak to peak displacement 4.53 mm, frequency 24 Hz, g force 2.21) and higher intensity (peak to peak displacement 8.82 mm, frequency 35 Hz, g force 2.76) WBV blocks were used. Pain severity significantly improved in both groups following higher intensity vibration. Walking speed significantly improved in the group who participated in higher intensity intervention first. No study-related adverse events occurred. Even though this population can be at risk of developing overuse-related muscle weakness, fatigue, or pain from excessive physical activity or exercise, the vibration intensity levels utilized did not cause significant muscle weakness, pain, fatigue, or sleep disturbances. Therefore, WBV appears to provide a safe method of weight bearing exercise for this population. Limitations included the lack of measurement of reflexes, muscular activity, or circulation, the difficulty in participant recruitment, and insufficient strength of some participants to stand in recommended position. Strengths included a standard, safe protocol with intentional monitoring of symptoms and the heterogeneity of the participants in their physical abilities. An application of the methods is the home use of WBV to reduce the barriers associated with going to a facility for weight bearing exercise for longer term interventions, and benefits for conditions such as osteoporosis, particularly for aging adults with mobility difficulties due to paralysis or weakness. Presented method may serve as a starting point in future studies.

The goal of this article is to highlight the strengths, limitations, and applications of the method used with whole body vibration on polio survivors with and without post-polio syndrome as a feasible and safe form of weight bearing exercise.

כל הגוף רטט שיטות עם ניצולי פוליו

The purpose of the original study was to examine the use of whole body vibration (WBV) on polio survivors with and without post-polio syndrome as a form ...

Gaze in Action: Head-mounted Eye Tracking of Children's Dynamic Visual Attention During Naturalistic Behavior

Young children's visual environments are dynamic, changing moment-by-moment as children physically and visually explore spaces and objects and interact with people around them. Head-mounted eye tracking offers a unique opportunity to capture children's dynamic egocentric views and how they allocate visual attention within those views. This protocol provides guiding principles and practical recommendations for researchers using head-mounted eye trackers in both laboratory and more naturalistic settings. Head-mounted eye tracking complements other experimental methods by enhancing opportunities for data collection in more ecologically valid contexts through increased portability and freedom of head and body movements compared to screen-based eye tracking. This protocol can also be integrated with other technologies, such as motion tracking and heart-rate monitoring, to provide a high-density multimodal dataset for examining natural behavior, learning, and development than previously possible. This paper illustrates the types of data generated from head-mounted eye tracking in a study designed to investigate visual attention in one natural context for toddlers: free-flowing toy play with a parent. Successful use of this protocol will allow researchers to collect data that can be used to answer questions not only about visual attention, but also about a broad range of other perceptual, cognitive, and social skills and their development.

Gaze in Action: Head-mounted Eye Tracking of Children&#039;s Dynamic Visual Attention During Naturalistic Behavior

Young children do not passively observe the world, but rather actively explore and engage with their environment. This protocol provides guiding principles and practical recommendations for using head-mounted eye trackers to record infants' and toddlers' dynamic visual environments and visual attention in the context of natural behavior.

נצפה בפעולה: מעקב רכוב ראש העין של תשומת לב ויזואלית דינאמית לילדים במהלך התנהגות נטורליסטי

Young children's visual environments are dynamic, changing moment-by-moment as children physically and visually explore spaces and objects and interact ...