The authors have no acknowledgements.

הפרוטוקול המתואר כאן בעקבות הנחיות של ועדת האתיקה של אוניברסיטת פרייבורג והיה בהתאם להצהרת הלסינקי (1964). .1 אישור אתי - הוראת נושא <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני הניסוי בפועל, להורות לכל הנושאים על מטרת המחקר וגורמי סיכון פוטנציאליים. כאשר פונים גירוי מגנטי transcranial (TMS), יש כמה סיכונים רפואיים לרבות כל היסטוריה של התקפים אפילפטיים, שתלי מתכת בעיניים ו / או ראש, מחלות של מערכת הלב וכלי הדם וההריון. אל תכלול כל נושא המאשרת לאחד מגורמי הסיכון הללו מהמחקר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כלול רק אנשים בריאים במחקר. אל תכלול אנשים עם כל מחלות נוירולוגיות, לחצו נפשיים ו / או אורתופדים. </li></ol> 2. נושא ההכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיקום נושא <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהלך הניסוי כולו, נושאי המושב על כיסא נוח. תקן את הראששל המשתתף באמצעות גבס מחבק את הצוואר, על מנת להבטיח מיקום ראש יציב והימנעות מכל תנועות הראש ביחס סליל TMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את זרועה הימנית של נושאים בתוך שאר הזרוע שהותקן כדי למזער תנועות של פרק כף היד. תקן את האצבע הימנית של הסובייקט סד רכוב על הזרוע של רובוט. יישר את ציר הסיבוב של זרוע הרובוט עם המפרק metacarpophangeal של יד ימין כך שמרכז משותף תואם את מרכז הסיבוב של הרובוט. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלטות חיל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדדו את הכוח המופעל על ידי נושאים על ידי torquemeter רכוב בזרוע הרובוט למדוד את המיקום של זרוע הרובוט (המקביל לתפקיד האצבע המורה) על ידי פוטנציומטר המחובר לציר הסיבוב של הרובוט 22. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אלקטרומיוגרפיה (EMG) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשתמש בתצורה דו-קוטבית של אלקטרודות משטח למדוד תגובות אלקטרו שהושרו על ידי TMS וכן musculaהפעלת r המיוצר על ידי הנבדקים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני הצמדת אלקטרודות על העור על הגב הראשון interosseus שריר (FDI) ואת החוטף pollicis brevis (APB) של יד ימין, לגלח את העור של נושאים, ולאחר מכן מעט לשפשף אותו באמצעות נייר זכוכית או abrading ג&#39;ל ולחטא אותו עם propanol . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעקבות זאת, לצרף אלקטרודות EMG דביקה על העור מעל בוטן השריר של FDI ו APB. מניחים אלקטרודה התייחסות נוספת על olecranon מאותו הזרוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבלים לחבר את כל האלקטרודות למגבר EMG וכדי ממיר אנלוגי-דיגיטלי. להגביר את האותות EMG (x 1,000), מסנן bandpass (10 - 1000 הרץ) מדגם ב 4 קילוהרץ. אחסן את אותות EMG לניתוח מחובר. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> TMS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשמיניות סליל מחובר ממריץ TMS כדי לעורר את השטח ביד קליפת המוח המוטורי הנגדי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את המיקום האופטימלי של יחסי הסליל לקרקפת עבור לעוררמנוע פוטנציאלים (חברי פרלמנט אירופיים) בשריר FDI ידי תהליך מיפוי: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את הסליל כ 0.5 סנטימטר קדמי קדקוד מעל קו האמצע עם הידית מצביעה על 45 מעלות ביחס נגד כיוון שעון כדי מטוס sagittal, גרימת זרימה קדמית-אחורית של הזרם במרכז הסליל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהתחלה לבחור גירוי קטן (למשל, מתחת ל -30% פלט ממריץ מקסימלית, MSO) עוצמת להביא את הנבדקים רגילים פולסים מגנטיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהמשך לכך, להגביר את עוצמת הגירוי בצעדים קטנים, למשל 2 - 3 פלט ממריץ% מקסימום (MSO) ולהעביר את סליל במוח הקדמי-מקורי כיוון מדיו-צדדיים כדי למצוא את האתר האופטימלי (hotspot) עבור מגרה את FDI שְׁרִיר. הנקודה החמה מוגדרת כמקום שבו חבר הפרלמנט אירופאי הגדול ביותר ניתן לצפות בכל עוצמת גירוי נתונה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מציאת הנקודה החמה FDI, לקבוע נח סף מנוע (MT) כמו minimuעוצמת מ נדרש כדי לעורר אמפליטודות השיא אל שיא MEP של EMG גדול מ -50 מיקרו-וולט בשלושה מתוך חמישה משפטים רצופים 18. בדוק את גודל חברי הפרלמנט האירופי המוצג באינטרנט על מסך המחשב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר לעורר חברי פרלמנט אירופיים עם 1.0 * MT, כל זמן להקטין את עוצמת הגירוי של מכונת TMS בצעדים של 2% MSO עד MEP לא ניתן עוד ציין לדיכוי EMG של פעילות השרירים המתמשכת מתברר. הערה: כדי לתאר את דיכוי EMG מושרה TMS יש צורך להחיל מספר גבוה של גירויים (ראה סעיף 5. &quot;עיבוד נתונים&quot;) </li></ol></li></ol> מצגת משוב 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחלקים את המשתתפים לשלוש קבוצות (PF, FF, CON). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדרך נושאים מקבוצת משוב מיקום (PF) ב מחצית הניסויים כדי לקבל משוב על המיקום של אצבע המורה (משוב מיקום) בעת הזזת האצבע על ידי לחיצה כנגד המכשיר רובוטי. &lt;/ Li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> במחצית השנייה של הניסויים, להורות מקצועות לקבל משוב על הכח ליישם תוך הזזת המכשיר רובוטית (משוב כוח). הערה: במציאות, לעומת זאת, הם תמיד מקבלים את אותה משוב (פידבק). מיקום </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדרך נושאים מקבוצת משוב כוח (FF) לקבל משוב כוח לשתיים של הניסויים ולקבל עמדת משוב גם בחצי השני. הערה: למעשה, קבוצה זו מסופקת אך ורק עם משוב כוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אין להורות בקבוצת הביקורת (CON) על מקור המשוב. הערה: קבוצת הביקורת מקבלת לכפות משוב במחצית אחת של הניסויים ומשוב עמדה גם בחצי השני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אקראי לשנות את סדר הפגישות, כלומר, אם ניסויים להתחיל עם משוב כוח או עמדה, בכל הקבוצות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראייה להציג את הכוח ואת משוב המיקום על גבי מסך המחשב ניצב 1 מ &#39;מול הנושאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בכל מצב, להציג קו יעד מתאים30% מהכח מהרצון של הנושא מקסימאלי פרט, או זווית האצבע של אצבע המורה על 30% התכווצות מרצון מקסימאלי (MVC), על מסך המחשב ולהנחות את הנושא כדי להתאים את קו המטרה ככל האפשר. </li></ol> 4. חיל איזומטרי מרבי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי הנושא מוכן (EMG), לבצע שלוש התכווצויות מרצון מקסימלית איזומטרי (MVC), מורכב עלייה הדרגתית כוח איזומטרי מאפס למקסימום במשך תקופת 3 שניות זמן ואת הכח המקסימאלי החזיק למשך 2 שניות 20,21. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מילולית לעודד את הנושא כדי להשיג מקסימום כוח. לאחר כל ניסוי, לאפשר הנושאים לנוח במשך 90 שניות כדי למנוע עייפות. </li></ol> 5. נוהל ניסיוני <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ההוגעה Motor Task- מתמשכת הצירים. הערה: המשימה המתישה מורכבת משני צירים מתמשכים להורג בימים נפרדים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדריכו את הנושאים כדי להתאים את קו היעד של 30% MVC עבורזמן רב ככל האפשר עם בשורה המתאימה הכח ליישם או את המיקום של האצבע שלהם מקבילים לרמת כוח של 30% MVC. הערה: קו היעד במהלך עמדת משוב המצב (PF-הקבוצה) ולכן תואם את זווית האצבע כאשר הנבדקים להתאים את רמת הכח של 30% MVC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שאל את הנושאים להחזיק את הצירים עד כישלון המשימה, המוגדרת לנקודה שבה הנבדקים הם כבר לא מסוגל להחזיק את כוח היעד בתוך חלון 5% מכוח היעד על פני תקופה של 5 שניות (FF-group). עבור קבוצת PF, להגדיר משימת כישלון כאשר המשתתפים אינם מסוגלים לשמור על זווית האצבע בתוך 5% של זווית היעד הנדרשת במשך 5 שניות 12,23. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא ששני הצירים המתמשכים מופרד לפחות 48 שעות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> TMS-פרוטוקול הערה: ניסוי TMS התת מתבצע ביום נפרד ההתכווצויות המתישות. זה חשוב כמו עייפות יש השפעהעל דיכוי EMG עורר על ידי subTMS 24,25 כך ההבדלים בין כוח והמצב לא ניתן לזהות בבירור. הפרדת ההתכווצויות המתישות ממידות TMS יש את היתרון כי הבדלים בדיכוי EMG כעת ניתן לייחס באופן ברור על הפרשנות השונה של המשוב אבל יש מגבלת התוצאות לא ניתן לקשר ישירות את ההבדלים בזמן עייפות של התכווצויות המתמשכות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל את החלק של הניסוי באמצעות TMS (ראה גם סעיף 3. &quot;מצגת משוב&quot;) על אירוע נפרד מאשר הניסויים המתישים. בתחילה, בצע את ההליך בדיוק כמו עבור התכווצות מתישה (למשל, התכווצויות MVC) אבל הפעם, לשאול הנושאים להחזיק את הצירים רק כל עוד גירוי TMS נמשך. לפיכך, ההתכווצויות אינן fatigable והחזיק רק עבור כ 100 שניות במהלך כל ניסוי TMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לספק הפסקה של 3 דקות בין תלתals למזער הטיות של עייפות. </li></ol></li></ol> 6. עיבוד נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> TMS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל סך של 100 מטאטא, 50 מטאטא עם ו -50 מטאטא ללא גירוי, עם מרווח בין גירוי החל 0.8 ל 20,21,25,26 של 1.1. מרווח interstimulus קצר זה מוודא כי הנבדקים לא צריכים להחזיק את ההתכווצויות במשך זמן רב מדי ולכן השפעות מתישות ניתן למזער. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לנתח אם גירוי TMS גרם סיוע (MEP) או דיכוי EMG, לחסר לתקן ולאחר מכן הממוצע 50 מטאטא עם גירוי (מגורה EMG) משנות ה -50 מטאטא ללא גירוי (שליטה EMG) 20,21,25-27. הערה: תחילתה של דיכוי EMG מוגדרת כנקודת הזמן שבה EMG בממוצע עבור המטאטא עם שהגירוי פחות EMG בקר 4 msec לפחות בתוך מסגרת זמן של 20 עד 50 אלפיות שנייה לאחר דופק TMS. סופו של הדיכוי מוגדר tהוא מיידית כאשר EMG המגורה גדול EMG המלא לפחות 1 msec ואת מידת הדיכוי מחושב אחוז שינוי (שליטת מגורה / מתכוון שליטה * 100). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש מטאטא ללא גירוי TMS לחישוב הפעלת EMG הרקע להם ממוצע מעל באותו חלון זמן כמו ניסויים עם 20,21,25,26 גירוי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> EMG <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את פעילות EMG המקסימלי על ידי חישוב ערך שורש הממוצע מרובעות רשם בחלון 0.5s זמן סביב כוח השיא נמדד במהלך MVC בדיקות 20,21. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור ההתכווצויות המתמשכות, לנתח את EMG על ידי בניית 8 פחי שניות ארוכים שבו מרובע ממוצע השורש של EMG המיושר מחושב מנורמל לפעילות EMG שהושגה במהלך ניסויי MVC 20,21. </li></ol></li></ol>

The authors have nothing to disclose.

המחקר הנוכחי חקר אם הפירוש של משוב augmented משפיע על הזמן עייף של התכווצות submaximal מתמשכת ואת העיבוד העצבי של הקורטקס המוטורי הראשוני. התוצאות מראות כי ברגע המשתתפים פרשו את המשוב כפי משוב מיקום (לעומת לכפות משוב), את הזמן כדי עייפות משמעותית קצר יותר ואת הפעילות המעכבת של ...

משוב תחושתי הוא קריטי לבצע תנועות. פעילויות יומיומיות הן כמעט בלתי אפשריות בהיעדר פרופריוספציה 1. יתר על כן, למידה מוטורית מושפעת הפרופריוצפטיבית אינטגרציה 2 או עורית התפיסה 3. בני אדם בריאים עם תחושת שלמים מסוגלים לשקלל את התשומות החושיות הנובעות ממקורות חושיים שונים כדי לענות על צרכימי מצב ספציפי 4. במשקל חושי זו ומאפשרת לבני אדם לבצע משימות קשות עם דיוק גבוה גם כאשר כמה היבטים של המידע החושי אינם אמינים או אפילו נעדר (למשל, הליכה בחושך או בעיניים עצומות). בנוסף, עדויות שונות מצביעות שמתן augmented (או נוסף) משוב משפרת עוד יותר שליטה מוטורית ו / או למידה מוטורית. משוב Augmented מספק מידע נוסף על ידי מקור חיצוני אשר ניתן להוסיף לעמוד במשימה המהותית משוב (החושי) נובעים החושייםמערכת 5,6. במיוחד את ההשפעה של התוכן של משוב augmented על שליטה מוטורית ולמידה כבר עניין רב בשנים האחרונות. אחת השאלות התייחסו היה כיצד תוכל בני האדם בכוח מלא בעמדת 7,8. חקירות ראשוניות זיהו הבדלים בזמן עייפות של התכווצות submaximal מתמשכת באמצעות אחת משתי העמדות או לכפות משוב והבדלים ציות עומס (למשל, 9-12). כאשר נבדקים סופקו עם משוב כוח, הזמן העייף של ההתכווצות המתמשכת הושווה ארוך משמעותי כאשר עמדו משוב סופק. אותה התופעה נצפתה עבור מגוון רחב של שרירים שונים ועמדות איבר ומספר המנגנונים תוקפים, לרבות שיעור גדול יותר של גיוס יחידת מנוע וירידה רבה יותר מזו קיימת H-רפלקס במהלך ההתכווצות נשלטה העמדה (לסקירה 13). עם זאת, במחקרים אלה, לא רק את המשוב החזותי, אלא גם את ג הפיסיתharacteristics של התכווצות השרירים (כלומר., העמיד מכשיר המדידה) שונה. לכן, אנו לאחרונה ערכנו מחקר ולא על שינוי וציות, אך augmented רק משוב ספקנו ראיות הוראה בכוח משוב מיקום לבד במהלך התכווצות submaximal מתמשכת עלולים לגרום הבדלים בפעילות מעכבת בתוך הקורטקס המוטורי הראשוני (M1). זו הוצגה בטכניקה גירוי כי ידוע לפעול אך ורק ברמת קליפת המוח 14, כלומר גירוי מגנטי transcranial התת (subTMS). בניגוד suprathreshold TMS, התגובה שעוררה subTMS, לא מווסתת על ידי הרגישות של motoneurons-α השדרה הנוירונים המעורר הרגיש ו / או תאים בקליפת מוח 15-17 אבל אך ורק על ידי הרגישות של נוירונים intracortical המעכבים. המנגנון הניח מאחורי טכניקת גירוי זה הוא כי הוא מוחל בעוצמות מתחת לסף לעורר מנוע עורר פוטנציאל(MEP). היא הוצגה בחולים שיש אלקטרודות מושתלות ברמת צוואר הרחם כי סוג זה של גירוי אינו מייצר שום פעילות יורד אבל שזה בעיקר מפעיל interneurons מעכבת בתוך הקורטקס המוטורי הראשוני 14,18,19. הפעלה זו של interneurons מעכב גורמת לירידה בפעילות EMG השוטפת ניתן לכמת על ידי כמות דיכוי EMG לעומת פעילות EMG שהושגה בניסויים ללא גירוי. מבחינה זו, הראינו כי נבדקים מוצגים פעילות מעכבת גדולה משמעותי בניסויים שבה קבלו עמדת משוב לעומת ניסויים שבם לכפות משוב סופק 20. יתר על כן, גם הראינו כי לא רק הצגת שיטות משוב שונות (כוח לעומת שליטה על מיקום) אלא גם את הפרשנות של למשוב יכולה להיות השפעה דומה מאוד על נתוני התנהגות ונוירופיזיולוגיים. באופן ספציפי יותר, כשאמרנו המשתתפים לקבל position משוב (למרות שזה היה משוב כוח) הם גם לא הציגו רק זמן קצר כדי עייף אלא גם רמה מוגברת של פעילות M1 מעכב 21. שימוש בגישה שבי אותה המשוב אבל עם מידע שונה על תוך מסופק תמיד יש את היתרון כי האילוצים המשימים, כלומר, את המצגת של המשוב, הרווח של המשוב, או עמידת העומס זהים בין תנאים, כדי כי הבדלים בביצועי פעילות עצבית שקשורים בבירור הבדלים בפרשנות של המשוב ואינם מוטים על ידי תנאי בדיקה שונים. לפיכך, המחקר הנוכחי בחן האם פרשנות שונה היינו הך משוב משפיע על משך התכווצות submaximal מתמשכת ויתר על כן יש השפעה על הפעלת פעילות המעכבת של הקורטקס המוטורי הראשוני.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="796">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">torquemeter</td>
			<td>LCB 130, ME-Mebsysteme, Neuendorf, Germany</td>
			<td></td>
			<td style="width:167px;">Part of robotic device built for force and position recordings</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">potentiometer</td>
			<td>type 120574, Megatron, Putzbrunn, Germany</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Part of robotic device built for force and position recordings</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EMG electrodes</td>
			<td>Blue sensor P, Ambu, Bad Nauheim, Germany</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TMS coil</td>
			<td>Magstim</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TMS machine</td>
			<td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Recording software</td>
			<td style="width:295px;">Labview-Based</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>custom written software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

force and position control in humans - the role of augmented feedback

During motor behaviour, humans interact with the environment by for example manipulating objects and this is only possible because sensory feedback is constantly integrated into the central nervous system and these sensory inputs need to be weighted in order meet the task specific goals. Additional feedback presented as augmented feedback was shown to have an impact on motor control and motor learning. A number of studies investigated whether force or position feedback has an influence on motor control and neural activation. However, as in the previous studies the presentation of the force and position feedback was always identical, a recent study assessed whether not only the content but also the interpretation of the feedback has an influence on the time to fatigue of a sustained submaximal contraction and the (inhibitory) activity of the primary motor cortex using subthreshold transcranial magnetic stimulation. This paper describes one possible way to investigate the influence of the interpretation of feedback on motor behaviour by investigating the time to fatigue of submaximal sustained contractions together with the neuromuscular adaptations that can be investigated using surface EMG. Furthermore, the current protocol also describes how motor cortical (inhibitory) activity can be investigated using subthreshold TMS, a method known to act solely on the cortical level. The results show that when participants interpret the feedback as position feedback, they display a significantly shorter time to fatigue of a submaximal sustained contraction. Furthermore, subjects also displayed an increased inhibitory activity of the primary cortex when they believed to receive position feedback compared when they believed to receive force feedback. Accordingly, the results show that interpretation of feedback results in differences on a behavioural level (time to fatigue) that is also reflected in interpretation-specific differences in the amount of inhibitory M1 activity.

פרשנות של משוב בהליך המתואר כאן, נושאים הונחו בצורה שהם האמינו מחצית משפטם קבל משוב מיקום ובמחצית השנייה של הניסויים קבלו משוב כוח. למעשה, הם היו מרומים בחץ משפטם כמו להם קבלה משוב מיקום תמ...

Watch this Scientific Journal Video about Force and Position Control in Humans - The Role of Augmented Feedback at JoVE.com

Force and Position Control in Humans - The Role of Augmented Feedback

Controlling an identical movement with position or force feedback results in different neural activation and motor behavior. This protocol describes how to investigate behavioral changes by looking at neuromuscular fatigue and how to evaluate motor cortical (inhibitory) activity using subthreshold TMS with respect to the interpretation of augmented feedback.

בקרת חיל ומיקום בבני אדם - תפקידה של משוב Augmented

During motor behaviour, humans interact with the environment by for example manipulating objects and this is only possible because sensory feedback is ...

force-and-position-control-in-humans-the-role-of-augmented-feedback

Research

JoVE Journal

Behavior

7.7K Views.  University of Freiburg. Controlling an identical movement with position or force feedback results in different neural activation and motor behavior. This protocol describes how to investigate behavioral changes by looking at neuromuscular fatigue and how to evaluate motor cortical (inhibitory) activity using subthreshold TMS with respect to the interpretation of augmented feedback. 

Video: Force and Position Control in Humans - The Role of Augmented Feedback

Stereotaxic Microinjection of Viral Vectors Expressing Cre Recombinase to Study the Role of Target Genes in Cocaine Conditioned Place Preference

Microinjecting recombinant adenoassociated viral (rAAV) vectors expressing Cre recombinase into distinct mouse brain regions to selectively knockout genes of interest allows for enhanced temporally- and regionally-specific control of gene deletion, compared to existing methods. While conditional deletion can also be achieved by mating mice that express Cre recombinase under the control of specific gene promoters with mice carrying a floxed gene, stereotaxic microinjection allows for targeting of discrete brain areas at experimenter-determined time points of interest. In the context of cocaine conditioned place preference, and other cocaine behavioral paradigms such as self-administration or psychomotor sensitization that can involve withdrawal, extinction and/or reinstatement phases, this technique is particularly useful in exploring the unique contribution of target genes to these distinct phases of behavioral models of cocaine-induced plasticity. Specifically, this technique allows for selective ablation of target genes during discrete phases of a behavior to test their contribution to the behavior across time. Ultimately, this understanding allows for more targeted therapeutics that are best able to address the most potent risk factors that present themselves during each phase of addictive behavior.

This article describes how to microinject viral vectors into mouse brain and then test in a conditioned place preference paradigm that includes an acquisition, extinction and reinstatement phase.

Microinjection Stereotaxic של וקטורים ויראליים הבעת Cre recombinase כדי ללמוד את התפקיד של גני מטרה בהעדפות מקום אוויר קוקאין

Microinjecting recombinant adenoassociated viral (rAAV) vectors expressing Cre recombinase into distinct mouse brain regions to selectively knockout genes ...

Studying Food Reward and Motivation in Humans

A key challenge in studying reward processing in humans is to go beyond subjective self-report measures and quantify different aspects of reward such as hedonics, motivation, and goal value in more objective ways. This is particularly relevant for the understanding of overeating and obesity as well as their potential treatments. In this paper are described a set of measures of food-related motivation using handgrip force as a motivational measure. These methods can be used to examine changes in food related motivation with metabolic (satiety) and pharmacological manipulations and can be used to evaluate interventions targeted at overeating and obesity. However to understand food-related decision making in the complex food environment it is essential to be able to ascertain the reward goal values that guide the decisions and behavioral choices that people make. These values are hidden but it is possible to ascertain them more objectively using metrics such as the willingness to pay and a method for this is described. Both these sets of methods provide quantitative measures of motivation and goal value that can be compared within and between individuals.

This article describes a set of methods for the measurement of food related motivation and food related goal values in humans.

לומד זכתה מזון ומוטיבציה בבני אדם

A key challenge in studying reward processing in humans is to go beyond subjective self-report measures and quantify different aspects of reward such as ...

Measurement of Neurophysiological Signals of Ignoring and Attending Processes in Attention Control

Attention control is the ability to selectively attend to some sensory signals while ignoring others. This ability is thought to involve two processes: enhancement of sensory signals that are to be attended and the attenuation of sensory signals that are to be ignored. The overall strength of attentional modulation is often measured by comparing the amplitude of a sensory neural response to an external input when attended versus when ignored. This method is robust for detecting attentional modulation, but precludes the ability to assess the separate dynamics of attending and ignoring processes. Here, we describe methodology to measure independently the neurophysiological signals of attending and ignoring using the intermodal attention task (IMAT). This task, when combined with electroencephalography, isolates neurophysiological sensory responses in auditory and visual modalities, when either attending or ignoring, with respect to a passive control. As a result, independent dynamics of attending and of a ignoring can be assessed in either modality. Our results using this task indicate that the timing and cortical sources of attending and ignoring effects differ, as do their contributions to the attention modulation effect, pointing to unique neural trajectories and demonstrating sample utility of measuring them separately.

Attention control comprises enhancement of target signals and attenuation of distractor signals. We describe an approach to measure separately but concurrently, the neurophysiology of attending and ignoring in sustained intermodal attention, utilizing a passive control condition during which neither process is continuously engaged.

מדידה של אותות חשמליים מהתעלמות והשתתפות בתהליכי בקרת קשב

Attention control is the ability to selectively attend to some sensory signals while ignoring others. This ability is thought to involve two processes: ...

Combined Invasive Subcortical and Non-invasive Surface Neurophysiological Recordings for the Assessment of Cognitive and Emotional Functions in Humans

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) for extracting crucial information about the mechanism of the human brain, such methods remain insufficient to provide information about physiological processes reflecting cognitive and emotional functions at the subcortical level. In this respect, modern invasive clinical approaches in humans, such as deep brain stimulation (DBS), offer a tremendous possibility to record subcortical brain activity, namely local field potentials (LFPs) representing coherent activity of neural assemblies from localized basal ganglia or thalamic regions. Notwithstanding the fact that invasive approaches in humans are applied only after medical indication and thus recorded data correspond to altered brain circuits, valuable insight can be gained regarding the presence of intact brain functions in relation to brain oscillatory activity and the pathophysiology of disorders in response to experimental cognitive paradigms. In this direction, a growing number of DBS studies in patients with Parkinson&#39;s disease (PD) target not only motor functions but also higher level processes such as emotions, decision-making, attention, memory and sensory perception. Recent clinical trials also emphasize the role of DBS as an alternative treatment in neuropsychiatric disorders ranging from obsessive compulsive disorder (OCD) to chronic disorders of consciousness (DOC). Consequently, we focus on the use of combined invasive (LFP) and non-invasive (EEG) human brain recordings in assessing the role of cortical-subcortical structures in cognitive and emotional processing trough experimental paradigms (e.g. speech stimuli with emotional connotation or paradigms of cognitive control such as the Flanker task), for patients undergoing DBS treatment.

The present protocol aims at assessing cognitive-emotional functions in the basal ganglia by simultaneous neurophysiological recording of local field potentials and non-invasive brain cortical activity (EEG). The procedure is exemplified by the use of paradigms involving speech stimuli with emotional connotation or the Flanker task involving cognitive control.

פולשנית קורטיקליים ולא פולשנית משולבת Surface הנוירופיזיולוגיים הקלטות עבור הערכת קוגניטיבי ותפקידים רגשיים בבני אדם

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging ...

A Protocol of Manual Tests to Measure Sensation and Pain in Humans

Numerous qualitative and quantitative techniques can be used to test sensory nerves and pain in both research and clinical settings. The current study demonstrates a quantitative sensory testing protocol using techniques to measure tactile sensation and pain threshold for pressure and heat using portable and easily accessed equipment. These techniques and equipment are ideal for new laboratories and clinics where cost is a concern or a limiting factor. We demonstrate measurement techniques for the following: cutaneous mechanical sensitivity on the arms and legs (von-Frey filaments), radiant and contact heat sensitivity (with both threshold and qualitative assessments using the Visual Analog Scale (VAS)), and mechanical pressure sensitivity (algometer, with both threshold and the VAS). The techniques and equipment described and demonstrated here can be easily purchased, stored, and transported by most clinics and research laboratories around the world. A limitation of this approach is a lack of automation or computer control. Thus, these processes can be more labor intensive in terms of personnel training and data recording than the more sophisticated equipment. We provide a set of reliability data for the demonstrated techniques. From our description, a new laboratory should be able to set up and run these tests and to develop their own internal reliability data.

The goal of this procedure is to demonstrate a battery of quantitative techniques for sensory and pain measurement in humans. The equipment and techniques described are commonly found in pain clinics or are easy to obtain.

פרוטוקול של בדיקות ידניות למדוד Sensation וכאב בבני אדם

Numerous qualitative and quantitative techniques can be used to test sensory nerves and pain in both research and clinical settings. The current study ...

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

וזמינותו התנהגותית עבור חוקרים את התפקיד של זיכרון מרחבי במהלך ההגנה אינסטינקטיבית בעכברים

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Control of Eating Behavior Using a Novel Feedback System

Subjects eat food from a plate that sits on a scale connected to a computer that records the weight loss of the plate during the meal and makes up a curve of food intake, meal duration and rate of eating modeled by a quadratic equation. The purpose of the method is to change eating behavior by providing visual feedback on the computer screen that the subject can adapt to because her/his own rate of eating appears on the screen during the meal. The data generated by the method is automatically analyzed and fitted to the quadratic equation using a custom made algorithm. The method has the advantage of recording eating behavior objectively and offers the possibility of changing eating behavior both in experiments and in clinical practice. A limitation may be that experimental subjects are affected by the method. The same limitation may be an advantage in clinical practice, as eating behavior is more easily stabilized by the method. A treatment that uses this method has normalized body weight and restored the health of several hundred patients with anorexia nervosa and other eating disorders and has reduced the weight and improved the health of severely overweight patients.

Subjects eat food from a plate placed on a scale connected to a computer that records the weight loss of the plate during the meal. Feedback on the computer screen allows the subject to adapt her/his eating behavior to reference curves thus normalizing body weight.

שליטה של אכילה, התנהגות באמצעות מערכת משוב הרומן

Subjects eat food from a plate that sits on a scale connected to a computer that records the weight loss of the plate during the meal and makes up a curve ...

A Vibrotactile Feedback Device for Seated Balance Assessment and Training

Postural perturbations, motion tracking, and sensory feedback are modern techniques used to challenge, assess, and train upright sitting, respectively. The goal of the developed protocol is to construct and operate a sitting platform that can be passively destabilized while an inertial measurement unit quantifies its motion and vibrating elements deliver tactile feedback to the user. Interchangeable seat attachments alter the stability level of the device to safely challenge sitting balance. A built-in microcontroller allows fine-tuning of the feedback parameters to augment sensory function. Posturographic measures, typical of balance assessment protocols, summarize the motion signals acquired during timed balance trials. No dynamic sitting protocol to date provides variable challenge, quantification, and sensory feedback free of laboratory constraints. Our results demonstrate that non-disabled users of the device exhibit significant changes in posturographic measures when balance difficulty is altered or vibrational feedback provided. The portable, versatile device has potential applications in rehabilitation (following skeletal, muscular, or neurological injury), training (for sports or spatial awareness), entertainment (via virtual or augmented reality), and research (of sitting-related disorders).

A sitting platform has been developed and assembled that passively destabilizes sitting posture in humans. During the user&#39;s stabilizing task, an inertial measurement unit records the device&#39;s motion, and vibrating elements deliver performance-based feedback to the seat. The portable, versatile device may be used in rehabilitation, assessment, and training paradigms.

מכשיר Vibrotactile משוב הערכת האיזון ישובים והדרכה

Postural perturbations, motion tracking, and sensory feedback are modern techniques used to challenge, assess, and train upright sitting, respectively. ...

Using Facial Electromyography to Assess Facial Muscle Reactions to Experienced and Observed Affective Touch in Humans

"Affective" touch is believed to be processed in a manner distinct from discriminatory touch and to involve activation of C-tactile (CT) afferent fibers. Touch that optimally activates CT fibers is consistently rated as hedonically pleasant. Patient groups with impaired social-emotional functioning also show disordered affective touch ratings. However, relying on self-reported ratings of touch has many limitations, including recall bias and communication barriers. Here, we describe a methodological approach to study affective responses to touch via facial electromyography (EMG) that circumvents the reliance on self-report ratings. Facial EMG is an objective, quantitative, and non-invasive method to measure facial muscle activity indicative of affective responses. Responses can be assessed across healthy and patient populations without the need for verbal communication. Here, we provide two separate datasets demonstrating that CT-optimal and non-optimal touch elicit distinct facial muscle reactions. Moreover, facial EMG responses are consistent across stimulus modalities, e.g. tactile (experienced touch) and visual (observed touch). Finally, the temporal resolution of facial EMG can detect responses on timescales that supersede that of verbal reporting. Together, our data suggest that facial EMG is a suitable methodology for use in affective tactile research that can be used to supplement, or in some cases, supplant, existing measures.

We describe a protocol to assess facial muscle activity in response to experienced and observed tactile stimulation using facial electromyography.

באמצעות הפנים אלקטרומיוגרפיה כדי להעריך תגובות שרירי פנים מגע רגשית מנוסים ו נצפתה אצל בני אדם

"Affective" touch is believed to be processed in a manner distinct from discriminatory touch and to involve activation of C-tactile (CT) afferent fibers. ...

Defining the Role Of Language in Infants' Object Categorization with Eye-tracking Paradigms

Assessing infant category learning is a challenging but vital aspect of studying infant cognition. By employing a familiarization-test paradigm, we straightforwardly measure infants&#8217; success in learning a novel category while relying only on their looking behavior. Moreover, the paradigm can directly measure the impact of different auditory signals on the infant categorization across a range of ages. For instance, we assessed how 2-year-olds learn categories in a variety of labeling environments: in our task, 2-year-olds successfully learned categories when all exemplars were labeled&#160;or the first two exemplars were labeled, but they failed to categorize when no exemplars were labeled or only the final two exemplars were labeled. To determine infants&#8217; success in such tasks, researchers can examine both the overall preference displayed by infants in each condition and infants&#8217; pattern of looking over the course of the test phase, using an eye-tracker to provide fine-grained time-course data. Thus, we present a powerful paradigm for identifying the role of language, or any auditory signal, in infants&#8217; object category learning.

Here we present a protocol for familiarization-test paradigms which provide a direct test of infant categorization and help to define the role of language in early category learning.

הגדרת תפקידה של השפה בדיני אובייקט תינוקות עם פרדיגמות עקיבה

Assessing infant category learning is a challenging but vital aspect of studying infant cognition. By employing a familiarization-test paradigm, we ...