עבודה זו נתמכה על ידי המינהל במכללת בודוין ומלגת המחקר למדעי החיים של בודוין, פרס המחקר של הפקולטה והסטודנטים ע"ש פיטר ג'יי גרואה ומרי ג' אוקונל, ומלגת המחקר לסטודנטים משפחת קופה. אנו מודים לבנג'מין טיפטון על הובלת קורס מדיטציית מיינדפולנס ולהאנה ריס על העזרה בתכנון וניתוח ניסויים.

כל ההליכים אושרו על ידי מועצת הביקורת המוסדית של מכללת בודואן, בהתאם להנחיות הפדרליות להגנה על נבדקים אנושיים.
1. גיוס הנושא והכנתו לניסוי
<ol><li>גייסו 40 נבדקים בני 18-29 שהם נאיביים למדיטציה, ימניים, דוברי אנגלית שוטפת, עם ראייה תקינה או מתוקנת לנורמלית, ללא מצבים נוירולוגיים. הערה: חקר ילדים צעירים יותר ומבוגרים יותר ידרוש מחקר נפרד ספציפי לגיל. התפתחות האונות המצחיות והקודקודיות חשובה לביצוע מטלת הזיכרון האפיזודי. ויש שונות ב-EEG על פני גיל. חקר ילדים צעירים ומבוגרים יותר דורש משימות קוגניטיביות ספציפיות לגיל ופרוטוקולי רישום EEG וניתוח נתונים מיוחדים שאינם מתאימים לפרוטוקול הנוכחי. גייסו רק נבדקים ימניים כדי להפחית את השונות בפעילות ה-EEG.</li>
	<li>הקצה באופן אקראי 40 נבדקים לקבוצת ביקורת של מדיטציית מיינדפולנס או לרשימת המתנה עבור 20 נבדקים בסך הכל בכל קבוצה.</li>
	<li>תזמן את המפגשים הניסיוניים ואת אימוני מדיטציית המיינדפולנס כך שהעיכוב בין לפני האימון לאימונים שלאחר האימון יהיה שווה לקבוצות הניסוי של מדיטציית המיינדפולנס ולרשימת ההמתנה (ראו איור 1 לתיאור חזותי של המפגשים).</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61247/61247fig1.jpg"> איור 1: תיאור חזותי של המפגשים. הנבדקים מילאו את שאלון המיינדפולנס של חמשת ההיבטים (FFMQ)46 וביצעו את מטלת הזיכרון האפיזודי בזמן ש-EEG נרשם במהלך הניסויים לפני האימון ואחריו. הנבדקים הוקצו באופן אקראי להתאמן במדיטציית מיינדפולנס במשך ארבעה שבועות או להישאר ברשימת המתנה כדי להתאמן במדיטציית מיינדפולנס. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61247/61247fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<ol start="4"><li>ליידע את הנבדקים על הנהלים המעורבים בבדיקות ההתנהגותיות, על רישום ה- EEG ועל אימון מדיטציית המיינדפולנס. יש לוודא שהנבדקים נמנעים מלתרגל מדיטציה מחוץ לאלה שנערכו לצורך המחקר.</li>
</ol>2. שאלון תשומת לב
<ol><li>עבור כל מפגש ניסיוני, בקשו מהנבדקים למלא את שאלון המיינדפולנס של חמשת ההיבטים (FFMQ)46 (ראו קובץ משלים 1).</li>
	<li>לנתח את נתוני המיינדפולנס.<ol><li>מדוד את תשומת הלב של כל נבדק על-ידי חישוב הציונים עבור FFMQ Total וכן על-ידי הצבת סולמות של צפייה, תיאור, מודעות, אי-שיפוט ולא תגובתי על-ידי סיכום הציונים עבור כל תת-סולם (שים לב שעבור פריטים מסוימים יש להפוך את הניקוד (כלומר, לשנות 1 ל-5, 2 ל-4, 4 ל-2 ו-5 ל-1) בהתאם להוראות ב-FFMQ46 (ראה הוראות ניקוד בקובץ משלים 1).</li>
		<li>השווה את ציוני FFMQ Total של הנבדקים, כמו גם את ציוני ההתבוננות, התיאור, המודעות, אי-השיפוט והלא-תגובתי עבור קבוצת הביקורת של מדיטציית מיינדפולנס ורשימת המתנה במפגשים ניסיוניים לפני ואחרי אימון.</li>
	</ol></li>
</ol>3. משימת זיכרון אפיזודי
<ol><li>הכינו רשימה של 800 שמות תואר השווים לתדירות המילים על פי נורמות47 המילים של קוצ'רה ופרנסיס (ראו קובץ משלים 2).</li>
	<li>עבור כל מפגש ניסיוני, בקשו מהנבדקים לתרגל את שלב הקידוד על ידי הצגת 10 מילים וביצוע מטלת הקידוד כמתואר להלן.</li>
	<li>עבור כל מפגש ניסיוני, בקשו מהנבדקים לבצע את שלב הקידוד.<ol><li>בקשו מהנבדקים ללמוד רשימה של 200 שמות תואר וליצור תמונה מנטלית של סצנה מרחבית המתוארת על ידי שם התואר (מטלת מקום) או לחשוב על משמעות המילה ולדרג את הנעימות שלה (משימה נעימה).</li>
		<li>לאחר הצגת כל מילה, בקשו מהנבדקים לדרג את מידת הביצועים שלהם במשימת הקידוד (ראו איור 2 לתיאור חזותי של הליך הקידוד).</li>
	</ol></li>
	<li>עבור כל מפגש ניסיוני, בקשו מהנבדקים לתרגל את שלב אחזור המקור על ידי הצגת 10 המילים שהוצגו בתרגול הקידוד וחמש מילים חדשות, ולבצע את משימת אחזור המקור כמתואר להלן.</li>
	<li>עבור כל מפגש ניסיוני, בקשו מהנבדקים לבצע את שלב אחזור המקור תוך כדי הקלטת EEG.<ol><li>הצג את 200 המילים שהוצגו בקידוד באופן אקראי משולבות עם 200 מילים חדשות. שלח חותמות זמן המתאימות לכל תנאי התנהגותי להקלטת EEG. יש להציג את המילים ב -20 בלוקים כדי לתת לנבדקים הפסקות מנוחה לנוח את עיניהם.</li>
		<li>במהלך ההצגה של כל מילה, בקשו מהנבדקים לציין אם המילה חדשה או אם הם זיהו אותה כמי שנחקרת בשלב הקידוד. עבור מילים מזוהות, בקשו מהנבדקים לציין את המקור, אם המילה נחקרה במטלת המקום או במטלה הנעימה (ראו איור 2 לתיאור חזותי של הליך אחזור המקור). הערה: ניתן לתכנן את משימת הזיכרון האפיזודי באמצעות כל תוכנה המיועדת למחקר התנהגותי כגון EPrime שיכולה לשלוח חותמות זמן להקלטת EEG באמצעות אירועי משימה (ראה טבלת חומרים). מדריכים וניסויים לדוגמה זמינים באינטרנט (למשל, https://pstnet.com,https://step.talkbank.org 48).</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61247/61247fig2.jpg"> איור 2: תיאור חזותי של הפרדיגמה הניסויית. במהלך מטלת הזיכרון האפיזודי, הנבדקים למדו שמות תואר ודמיינו סצנה (מטלת מקום) או שפטו את הנעימות שלה (משימה נעימה). במהלך שלב שליפת המקור החליטו הנבדקים איזו משימה תבוצע עם כל מילה ("משימת מקום ישן" או "משימה נעימה ישנה") או "חדשה". נתון זה שונה מ- Nyhus et al.60. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61247/61247fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<ol start="6"><li>סמן כל ניסוי בהתבסס על המצב ההתנהגותי ותגובת הנבדק (ראו איור 3 ואיור 4) ונתח את הנתונים ההתנהגותיים של הזיכרון האפיזודי.<ol><li>מדידת יכולתם של נבדקים לזכור מידע על מקורות על-ידי חישוב אפליית פריטים (פריט ד', ראו איור 3): Z(שיעור פגיעה) – Z (שיעור אזעקת שווא)</li>
		<li>מדוד את יכולתם של נבדקים לזכור מידע מקור על-ידי חישוב אפליית מקורות (מקור ד', ראו איור 4). Z(שיעור מקור נכון) – Z(שיעור מקור שגוי)</li>
		<li>השווה את הפריט והמקור של הנבדקים (פריט ומקור ד') עבור קבוצת הביקורת של מדיטציית המיינדפולנס ורשימת ההמתנה במפגשים ניסיוניים לפני האימון ואחריו.</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61247/61247fig3.jpg"> איור 3: קטגוריות נתונים הכלולות במדידת זיכרון מילים. הניסויים סומנו על סמך המצב ההתנהגותי ותגובת הנבדק ושימשו לחישוב אפליה בפריטים (פריט ד'). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61247/61247fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61247/61247fig4.jpg"> איור 4: קטגוריות נתונים הכלולות במדידת זיכרון המקור. הניסויים סומנו על סמך המצב ההתנהגותי ותגובת הנבדק ושימשו לחישוב אפליית המקור (מקור ד'). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61247/61247fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
4. הקלטה וניתוח EEG
<ol><li>הגדר את מכסה ה-EEG (ראה טבלת חומרים). הערה: ערכת לימוד בנושא הגבלת EEG ומידע שימושי אחר זמינים באמצעות משאבים מקוונים (לדוגמה,https://pursue.richmond.edu 49).<ol><li>מדוד את ראשו של הנבדק והנח את כל האלקטרודות על מכסה ה- EEG בגודל הנכון בהתאם למערכת הבינלאומית המורחבת 10-20.</li>
		<li>נקו את מצחו של הנבדק בעזרת מגבון אלכוהול.</li>
		<li>יש למרוח את מכסה ה-EEG על ראשו של הנבדק על ידי הפרדת שיערו ולאחר מכן החדרת ג'ל מוליך עם מזרק Luer-lock עם מחט קהה.</li>
		<li>באמצעות תוכנת הקלטת EEG, לחץ על עכבות וודא שהן נמצאות מתחת לרמת ההתנגדות המומלצת על ידי מערכת ה- EEG הספציפית שנבחרה לשימוש על ידי החוקרים.</li>
		<li>בקשו מהנבדק להישאר דומם ככל האפשר במהלך הניסוי. הראה לנושא את אות ה- EEG כאשר הם דוממים וכאשר הם ממצמצים או גורמים ללסת או לתנועת פנים.</li>
	</ol></li>
	<li>רשום את ה- EEG.<ol><li>הגדר את מגבר ה- EEG באמצעות תוכנת ההקלטה EEG על ידי לחיצה על ערוך סביבת עבודה והגדר לרכישת אות עם מסנן פס פס של .1\u2012100 Hz וקצב דגימה של 500 הרץ לכל הנושאים.</li>
		<li>התחל את הקלטת ה- EEG.</li>
		<li>התחל את שלב אחזור המקור וודא שחותמות הזמן ממשימת אחזור המקור מופיעות בהקלטת ה- EEG.</li>
	</ol></li>
	<li>לאחר שהנבדק השלים את משימת אחזור המקור, נקה את מכסה ה- EEG והאלקטרודות עם מים שעברו דה-יוניזציה וחומר חיטוי.</li>
	<li>לעבד ולנתח את נתוני ה- EEG.<ol><li>מעבר גבוה מסנן את הנתונים ב- 1 הרץ ומעבר נמוך מסנן את הנתונים ב- 100 הרץ.</li>
		<li>זהה ואינטרפולציה של ערוצים פגומים באמצעות ערוצים50 שמסביב.</li>
		<li>חזור על הנתונים להפניה ממוצעת51.</li>
		<li>פלח את הנתונים ביחס לתחילת כל חותמת זמן ממשימת אחזור המקור והפחת תקופת בסיס טרום גירוי.</li>
		<li>זהה והסר ממצאים בנתוני EEG, כגון מצמוץ עיניים וממצאים של תנועות עיניים. זהה ודחה ניסויים עם ממצאים גדולים (תנודות מתח של מעל 1,000 μV או נתונים 5 סטיות תקן מעבר לנורמה). בנה מחדש את ה-EEG לאחר הפעלת ניתוח רכיבים עצמאי (ICA)52 וזיהוי והסרה של רכיבי רעש53.</li>
		<li>המירו את נתוני ה-EEG לתחום תדרי הזמן על פני 100 תדרים לוגים מרווחים מ-3 הרץ ל-125 הרץ באמצעות טרנספורמציית גל מורלט, כאשר הגל גדל מ-3 מחזורים ב-3 הרץ ל-25 מחזורים ב-125 הרץ.</li>
		<li>השווה את עוצמת התטא ביחס לבסיס טרום הגירוי בקבוצות הניסוי של מדיטציית המיינדפולנס וברשימת ההמתנה על פני מפגשים ניסיוניים לפני האימון ואחרי האימון בערוצים הקודקודיים הקדמיים והשמאליים הימניים המראים השפעות במהלך שליפת המקור54,55,56,57. כל הניתוחים צריכים לשלוט בהשוואות מרובות. הערה: ניתן לעבד ולנתח את נתוני ה- EEG באמצעות תוכנה זמינה לציבור המיועדת לעיבוד אותות כגוןEEGLab 58. סדנאות הדרכה והדרכות של EEGLab זמינות דרך מרכז שוורץ למדעי המוח החישוביים (https://sccn.ucsd.edu/eeglab/index.php).</li>
	</ol></li>
</ol>5. אימון מדיטציית תשומת לב
<ol><li>שכרו מדריך מדיטציית מיינדפולנס שהוכשר בטכניקת הפחתת מתח מבוססת מיינדפולנס (MBSR)59. הערה: מדריכים שהוכשרו בטכניקת MBSR ניתן למצוא באינטרנט (למשל https://www.brown.edu/public-health/mindfulness/programs/mbsr-teacher-recognition).</li>
	<li>בקשו מ-20 הנבדקים בקבוצת הניסוי של מדיטציית מיינדפולנס להיפגש כקבוצה למשך שעה אחת בכל שבוע למשך ארבעה שבועות עם המדריך למדיטציית מיינדפולנס. הערה: קורס MBSR הסטנדרטי הוא שמונה שבועות וכולל מודעות לנשימה, מדיטציית ישיבה, יוגה וטכניקות הרפיה. אימון מדיטציית מיינדפולנס צריך לכלול היבטים של קורס MBSR סטנדרטי כגון מודעות לנשימה ומדיטציה בישיבה (ראה קובץ משלים 3). פרקטיקות אלה, המתייחסות למיקוד תשומת הלב והתפקוד הניהולי, צפויות לתרום לזיכרון אפיזודי.</li>
	<li>בקשו מהנבדקים לתרגל מדיטציית מיינדפולנס במשך 20 דקות לפחות בכל יום באמצעות הקלטת מדיטציית מודעות לנשימה מודרכת המסופקת על ידי המדריך למדיטציית מיינדפולנס.</li>
	<li>עקוב אחר תרגול מדיטציית מיינדפולנס יומי על-ידי כך שתשאל את הנבדקים כמה דקות הם תרגלו מדיטציית מיינדפולנס, מה הם עשו במהלך המדיטציה שלהם וכיצד התרגול התנהל עבורם באמצעות סקרים יומיים שנשלחו בדוא"ל (ראו טבלת חומרים). הערה: חוקרים צריכים לשקול להחריג נבדקים שאינם מבלים זמן ניכר בתרגול מדיטציית מיינדפולנס.</li>
	<li>קבעו את הפגישה הניסיונית שלאחר האימון בהקדם האפשרי לאחר סיום אימון מדיטציית המיינדפולנס. הערה: חוקרים צריכים לשקול להחריג נבדקים שאינם מסוגלים להשלים את האימון הניסיוני שלאחר האימון זמן קצר לאחר השלמת אימון מדיטציית המיינדפולנס. אנא צרו קשר עם מומחים במדעי המוח הקוגניטיביים המשתמשים בטכניקת EEG לניסויים אקראיים ומבוקרים לקבלת מידע נוסף.</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הפרוטוקול הנוכחי סיפק את הראיות הראשונות לכך שמדיטציית מיינדפולנס יכולה להגביר את זיכרון המקור ואת תנודות התטא. על ידי שילוב של אימון במדיטציית מיינדפולנס עם אמצעים התנהגותיים ועצביים אנו מסוגלים להבין טוב יותר את ההשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על הזיכרון האפיזודי והמתאמים העצביים שלו.
למרות שמחקרים קודמים בחנו בנפרד את ההשפעות ההתנהגותיות של מדיטציית מיינדפולנס על זיכרון אפיזודי 17,18,19,20 ואת ההשפעות העצביות של מדיטציית מיינדפולנס 1,21,22,23,24,25,26,27,28,29 ,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45 לאף מחקר אין התנהגות משולבת ו-EEG במהלך הזיכרון האפיזודי., בנוסף, מחקרים קודמים על מדיטציית מיינדפולנס חקרו לעתים קרובות מודטים מומחים 1,17,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,32,33,35, 36,37,38,39,40,41,43,44 ולכן מסתכן בהטיית בחירה עצמית. על ידי שימוש בעיצוב אורכי עם מדיטציית מיינדפולנס שהוקצו באופן אקראי וקבוצות ביקורת ברשימת ההמתנה הצלחנו לשלוט טוב יותר בהבדלים קבוצתיים. לבסוף, מחקרים קודמים על מדיטציית מיינדפולנס השתמשו לעתים קרובות בקורס MBSR המלא בן 8 השבועות, אך המחקר הנוכחי הראה השפעות משמעותיות עם 4 שבועות בלבד של אימון מדיטציית מיינדפולנס.
היו מספר שלבים מרכזיים ביישום מוצלח של שיטות אלה. ראשית, הקצאה אקראית לקבוצת הביקורת של מדיטציית מיינדפולנס או רשימת המתנה הייתה קריטית כדי להבטיח שהקבוצות יהיו שוות פחות או יותר. שנית, היה חשוב למקד את אימון מדיטציית המיינדפולנס בהיבטים של קורס MBSR הקשורים למיקוד תשומת הלב והתפקוד הניהולי (למשל, מודעות לנשימה), שכן אלה עשויים לתרום לזיכרון אפיזודי. שלישית, היה חשוב שהנבדקים יקדישו זמן ניכר לתרגול מדיטציית מיינדפולנס וידווחו במדויק על הזמן שהם בילו במדיטציה בכל יום. רביעית, היה חשוב להשוות את הזמן שבין לפני האימון למפגשים הניסיוניים שלאחר האימון בין קבוצות הניסוי של מדיטציית המיינדפולנס לבין קבוצות הביקורת של רשימת ההמתנה כדי לשלוט בתזמון ולתזמן את הפגישה הניסיונית שלאחר האימון בהקדם האפשרי לאחר אימון מדיטציית המיינדפולנס, כך שההשפעות של אימון מדיטציית מיינדפולנס לא התפוגגו לפני הבדיקה. חמישית, סביר להניח כי מדיטציית מיינדפולנס משפיעה על הזיכרון האפיזודי על ידי הגברת תשומת הלב והתפקוד הניהולי. לכן, היה חשוב להשתמש במטלת זיכרון אפיזודי הדורשת תפקוד ניהולי כגון זיכרון מקור. לבסוף, חשוב להשיג נתוני EEG באיכות גבוהה ללא ממצאים.
למרות שהיו יתרונות לשיטה זו על פני השיטות הקיימות, יש לציין כמה מגבלות. ההשפעה של מדיטציית מיינדפולנס על זיכרון המקור הייתה חלשה. זה יכול היה לנבוע משימוש בנבדקים שהיו צעירים בריאים עם ביצועי זיכרון טובים או מכמות הזמן המוגבלת שהנבדקים בילו בתרגול מדיטציית מיינדפולנס. אימון מדיטציית המיינדפולנס בן 4 השבועות היה קצר יותר מקורס MBSR הרגיל בן 8 השבועות, ובממוצע, הנבדקים לא דיווחו על השקעת 20 הדקות המלאות בתרגול מדיטציית מיינדפולנס בכל יום. בנוסף, לא הייתה קבוצת ביקורת פעילה, כך שלא ברור כיצד מדיטציית מיינדפולנס משתווה לטיפולים אחרים בחיזוק זיכרון המקור או תנודות תטא. לבסוף, שיטות ניתוח ה- EEG המשמשות כאן אינן מפרידות את התרומה של כוח תנודות מחזורי מכוח אפרודי 1/f שאינו מתנד אשר עשוי להשפיע על פרשנות התוצאות. לכן, מחקר עתידי צריך לשקול שימוש בנבדקים עם יכולת זיכרון חלשה יותר, יישום קורס MBSR מלא בן 8 שבועות, שימוש במצב בקרה פעיל, ושימוש בשיטות ניתוח שפותחו לאחרונה המפרידות בין פעילות מתנדת לפעילות 1/f שאינה מתנדת61.
לכן, השיטות הנוכחיות הצליחו לשלב התנהגות ו- EEG כדי לחקור את ההשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על זיכרון אפיזודי. מחקרים עתידיים צריכים להשתמש בשיטות אלה כדי להשוות מדיטציית מיינדפולנס עם טיפולים אחרים שהוכחו כמשפרים את הזיכרון האפיזודי ומשנים את המבנה והתפקוד של המוח. בנוסף, מחקר עתידי צריך לשלב התנהגות ומדדים עצביים כדי לבחון את ההשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על היבטים אחרים של קוגניציה. על ידי שילוב מדדים התנהגותיים ועצביים והשוואת מדיטציית מיינדפולנס לטיפולים אלטרנטיביים נוכל לקבוע טוב יותר את הטיפולים המבטיחים ביותר לשיפור קוגניטיבי.

לאחרונה יש עניין במדיטציית מיינדפולנס לטיפול בסימפטומים של מחלות נפש ולהגברת הקוגניציה, אך עדיין יש מחקר רב שיש לעשות כדי להבין את ההשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על התפקוד הקוגניטיבי. מחקרים קודמים הראו כי מדיטציית מיינדפולנס יכולה להפחית תסמינים של מתח, דיכאון, הפרעת חרדה כללית, התמכרויות, הפרעת קשב וריכוז והפרעות כאב 1,2,3,4,5,6,7,8,9, כמו גם להגביר את הקשב והתפקוד הניהולי 2,3,4 ,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16.
למרות העניין בהשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על הקוגניציה, מעט מחקר נעשה על ההשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על זיכרון אפיזודי17. בהתחשב בתרומה של תשומת לב ותפקוד ניהולי לקידוד אפיזודי ושליפה, מדיטציית מיינדפולנס צריכה גם להגביר את הזיכרון האפיזודי. כמה מחקרים התנהגותיים שנערכו לאחרונה הראו כי אימון מיינדפולנס מגביר את זיכרון הזיכרון18,19 ואת ההיזכרות החופשית20.
בנוסף להשפעות התנהגותיות של מדיטציית מיינדפולנס על הקוגניציה, מחקרים קודמים בחנו את ההשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על המוח. מדיטציית מיינדפולנס הוכחה כמשנה הן את המבנה והן את התפקוד של המוח. חשוב לציין כי מדיטציית מיינדפולנס הוכחה כמשנה את מבנה המוח ותפקודו ברשתות הקשורות לזיכרון אפיזודי21,22,23; באופן ספציפי הגדלת נפח החומר האפור ופעילותו בקליפת המוח הקדם-מצחית 1,24,25,26,27,28,29,30,31,32 ובהיפוקמפוס25,27,28,33,34,35 ,36,37 כמו גם הגדלת תטא (4\u20128 הרץ) כוח וקוהרנטיות 1,36,38,39,40,41,42,43,44,45.
לכן, מחקרים קודמים בחנו בנפרד את ההשפעות ההתנהגותיות של מדיטציית מיינדפולנס על זיכרון אפיזודי 17,18,19,20 ואת ההשפעות העצביות של מדיטציית מיינדפולנס1,21,22,23,24,25,26,27,28,29 ,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45 . על מנת להבין את ההשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על הזיכרון האפיזודי והמתאמים העצביים שלו חשוב למדוד הן התנהגות והן פעילות מוחית במהלך זיכרון אפיזודי. שיטה אחת לחקר המתאמים העצביים של זיכרון אפיזודי היא עם אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG). כאן נתאר שיטה לשילוב אימון מדיטציית מיינדפולנס עם מטלת זיכרון אפיזודי תוך כדי מדידת EEG. על ידי שילוב של אימון במדיטציית מיינדפולנס עם מדדים התנהגותיים ועצביים של זיכרון אפיזודי אנו יכולים להבין טוב יותר את ההשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על התפקוד הקוגניטיבי.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:572px;" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">BrainVision actiCHamp</td>
			<td style="width:71px;">Brain Products GmbH, Gilching, Germany</td>
			<td style="width:119px;">BP-09020</td>
			<td style="width:167px;">64-channel EEG system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">BrainVision Recorder</td>
			<td>Brain Products GmbH, Gilching, Germany</td>
			<td>BP-00020</td>
			<td>EEG recording software for EEG data acquisition</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">E-Prime 2.0 Professional</td>
			<td>Psychology Software Tools, Inc., Sharpsburg, PA</td>
			<td style="width:119px;">PST-100577</td>
			<td>Software designed for behavioral research that can interface with the EEG recording</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Qualtrics</td>
			<td style="width:71px;">Qualtrics, Provo, UT</td>
			<td style="width:119px;">Core XM</td>
			<td>Survey tool</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combining behavior and eeg to study the effects of mindfulness meditation on episodic memory

למרות שלאחרונה התעניינו באופן שבו מדיטציית מיינדפולנס יכולה להשפיע על זיכרון אפיזודי, כמו גם על מבנה ותפקוד המוח, אף מחקר לא בחן את ההשפעות ההתנהגותיות והעצביות של מדיטציית מיינדפולנס על הזיכרון האפיזודי. כאן אנו מציגים פרוטוקול המשלב אימון מדיטציית מיינדפולנס, מטלת זיכרון אפיזודית, ו- EEG כדי לבחון כיצד מדיטציית מיינדפולנס משנה את הביצועים ההתנהגותיים ואת המתאמים העצביים של הזיכרון האפיזודי. נבדקים בקבוצת ניסוי של מדיטציית מיינדפולנס הושוו לקבוצת ביקורת של רשימת המתנה. הנבדקים בקבוצת הניסוי של מדיטציית מיינדפולנס בילו ארבעה שבועות באימון ותרגול מדיטציית מיינדפולנס. מיינדפולנס נמדד לפני ואחרי האימון באמצעות שאלון המיינדפולנס של חמשת ההיבטים (FFMQ). זיכרון אפיזודי נמדד לפני ואחרי אימון באמצעות מטלת זיהוי מקור. במהלך שלב השליפה של משימת זיהוי המקור, נרשם EEG. התוצאות הראו כי מיינדפולנס, ביצועים התנהגותיים של זיהוי מקורות וכוח תטא EEG בערוצים הקודקודיים הקדמיים הימניים והשמאליים עלו לאחר אימון מדיטציית מיינדפולנס. בנוסף, עליות במיינדפולנס מתואמות עם עלייה בכוח התטא בערוצים הקדמיים הימניים. לכן, תוצאות המתקבלות משילוב של אימון מדיטציית מיינדפולנס, מטלת זיכרון אפיזודי ו- EEG חושפות את ההשפעות ההתנהגותיות והעצביות של מדיטציית מיינדפולנס על הזיכרון האפיזודי.

תוצאות מייצגות מדווחות עבור 40 נבדקים נאיביים, ימניים ודוברי אנגלית שוטפת (10 נבדקים גברים ו-10 נשים בגילאי 18 עד 22 בקבוצת הניסוי של מדיטציית מיינדפולנס ו-7 נבדקים גברים ו-13 נשים בגילאי 18 עד 22 בקבוצת הביקורת של רשימת ההמתנה). נתונים התנהגותיים ונתוני EEG נותחו באמצעות ניתוח מעורב של שונות (ANOVA) תוך השוואה בין קבוצות ניסוי של מדיטציית מיינדפולנס וקבוצות ביקורת של רשימת המתנה (ניסיונית, בקרה) לאורך זמן (לפני האימון, אחרי האימון). כל הבדיקות שלאחר ההוק תוקנו להשוואות מרובות.
שאלוני מיינדפולנס ראשית, הניתוח העריך אם אימון מדיטציית המיינדפולנס היה מוצלח. הנבדקים בילו זמן ניכר בתרגול מדיטציית מיינדפולנס ומיינדפולנס שלהם עלה כפי שנמדד על ידי FFMQ. באופן ספציפי, הייתה אינטראקציה בין קבוצה לזמן עבור FFMQ Total (F(1,38) = 11.15, MSE = 67.67, p <. 01) ואינטראקציה שולית בין קבוצה לזמן עבור FFMQ Describe (F(1,38) = 3.35, MSE = 12.26, p = .08) ו- Nonjudge (F(1,38) = 3.87, MSE = 15.37, p = .06) סולמות. הציונים עלו מלפני האימון לפוסט-אימון עבור FFMQ Total (F(1,19) = 15.60, MSE = 63.34, p < .01), Describe (F(1,19) = 6.36, MSE = 8.44, p = .02), ו-Nonjudge (F(1,19) = 10.12, MSE = 8.60, p < .01) סולמות עבור קבוצת הניסוי של מדיטציית מיינדפולנס, בעוד שקבוצת הביקורת של רשימת ההמתנה לא השתנתה (ראו טבלה 1).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td></td>
			<td colspan="2">ניסיוני</td>
			<td colspan="2">לשלוט</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>טרום אימון</td>
			<td>לאחר האימון</td>
			<td>טרום אימון</td>
			<td>לאחר האימון</td>
		</tr><tr><td>סך</td>
			<td>128.13 (2.38)</td>
			<td>138.07 (3.24)</td>
			<td>123.59 (4.19)</td>
			<td>121.25 (4.77)</td>
		</tr><tr><td>להתבונן</td>
			<td>26.98 (1.16)</td>
			<td>28.70 (1.00)</td>
			<td>23.83 (1.14)</td>
			<td>23.70 (1.26)</td>
		</tr><tr><td>לתאר</td>
			<td>29.5 (1.36)</td>
			<td>31.82 (.99)</td>
			<td>27.10 (1.25)</td>
			<td>26.55 (1.26)</td>
		</tr><tr><td>מודעות</td>
			<td>25.25 (1.06)</td>
			<td>26.95 (1.12)</td>
			<td>25.27 (.94)</td>
			<td>24.05 (1.28)</td>
		</tr><tr><td>לא שופט</td>
			<td>24.65 (1.26)</td>
			<td>27.60 (1.40)</td>
			<td>27.50 (1.42)</td>
			<td>27.00 (2.05)</td>
		</tr><tr><td>Nonreacitve</td>
			<td>21.75 (.99)</td>
			<td>23.00 (1.08)</td>
			<td>19.90 (1.09)</td>
			<td>19.95 (1.16)</td>
		</tr></tbody></table>טבלה 1: נתוני שאלון מיינדפולנס של חמישה היבטים. FFMQ סה"כ וכן ציוני התבוננות, תיאור, מודעות, אי-שיפוט ולא-תגובתי עבור ניסוי מדיטציית המיינדפולנס וקבוצת הביקורת של רשימת ההמתנה לאימון המקדים בהשוואה למפגש הניסויי שלאחר האימון. מוצגים אמצעים עם שגיאות תקן בסוגריים. טבלה זו שונתה מ- Nyhus et al.60.
זיכרון אפיזודי שנית, הניתוח בחן את ההשפעה של מדיטציית מיינדפולנס על הביצועים ההתנהגותיים של מטלת הזיכרון האפיזודי. תרגול מדיטציית מיינדפולנס הוביל לעלייה בזיכרון המקור כפי שנמדד על ידי אפליית מקור (מקור ד'). למרות שלא הייתה אינטראקציה בין קבוצה לזמן (F(1,38) = 1.16, MSE = .12, p = .29), השוואות זוגיות הראו כי אפליית המקורות עלתה מלפני האימון ועד לאחר האימון עבור קבוצת הניסוי של מדיטציית מיינדפולנס (F(1,19)=10.53, MSE=.12, p<.01), אך לא קבוצת הביקורת של רשימת ההמתנה (ראו טבלה 2). 
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td></td>
			<td></td>
			<td colspan="2">ניסיוני</td>
			<td colspan="2">לשלוט</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>תנאי</td>
			<td>טרום אימון</td>
			<td>לאחר האימון</td>
			<td>טרום אימון</td>
			<td>לאחר האימון</td>
		</tr><tr><td>הכה</td>
			<td>מקם מקור נכון</td>
			<td>.66 (.02)</td>
			<td>.67 (.03)</td>
			<td>.71 (.03)</td>
			<td>.69 (.02)</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>נעימות מקור נכון</td>
			<td>.61 (.03)</td>
			<td>.72 (.03)</td>
			<td>.64 (.05)</td>
			<td>.74 (.03)</td>
		</tr><tr><td>FA</td>
			<td>מקם מקור שגוי</td>
			<td>.34 (.02)</td>
			<td>.33 (.03)</td>
			<td>.29 (.03</td>
			<td>.31 (.02)</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>נעימות מקור שגוי</td>
			<td>.39 (.03)</td>
			<td>.28 (.03)</td>
			<td>.36 (.05)</td>
			<td>.26 (.03)</td>
		</tr><tr><td>מקור ד'</td>
			<td></td>
			<td>.70 (.11)</td>
			<td>1.06 (.12)</td>
			<td>1.04 (.17)</td>
			<td>1.23 (.14)</td>
		</tr><tr><td>מקור ג</td>
			<td></td>
			<td>-.06 (.05)</td>
			<td>.07 (.05)</td>
			<td>-.12 (.12)</td>
			<td>.10 (.07)</td>
		</tr></tbody></table>טבלה 2: מקור נתונים התנהגותיים. שיעור פגיעה, שיעור אזעקת שווא, אפליית מקור (מקור ד') והטיית תגובה (מקור ג') עבור ניסוי מדיטציית המיינדפולנס וקבוצת הביקורת של רשימת ההמתנה לאימון המקדים בהשוואה למפגש הניסויי שלאחר האימון. מוצגים אמצעים עם שגיאות תקן בסוגריים. טבלה זו שונתה מ- Nyhus et al.60.
תוצאות EEG שלישית, ניתוח EEG בחן את ההשפעה של מדיטציית מיינדפולנס על מתאם עצבי של זיכרון אפיזודי. באופן ספציפי, כוח תטא נבדק בערוצים קודקודיים קדמיים ימניים ושמאליים בין 1000 ל 1500 אלפיות השנייה מכיוון שהשפעות אלה נמצאו במשימות שליפת מקורות מרובות54,55,56,57. עבור הערוצים הקודקודיים השמאליים, הקבוצה קיימה אינטראקציה עם הזמן (F(1,37) = 9.52, MSE = .92, p < .01). כוח התטא עלה מלפני האימון ועד לאחר האימון בקבוצת הניסוי של מדיטציית מיינדפולנס (F(1,19) = 17.37, MSE = .23, p< .01), אך לא בקבוצת הביקורת של רשימת ההמתנה (ראו איור 5).
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61247/61247fig5.jpg"> איור 5: ההשפעה של מדיטציית מיינדפולנס על כוח התטא. תטא פאוור לניסוי מדיטציית מיינדפולנס וקבוצת הביקורת של רשימת ההמתנה לאימון המקדים בהשוואה למפגש הניסויי שלאחר האימון. (A) ספקטרוגרמות של תדרי זמן על פני זמנים ותדרים בערוץ קדמי ימני. (B) ספקטרוגרמות של תדר זמן על פני זמנים ותדרים בערוץ קודקודי שמאלי. (C) תטא מפעילה בכל הערוצים בין 1000<ins cite="mailto:Author"></ins> ל-1500 אלפיות השנייה והבדלים בין קדם-אימון לפוסט-אימון. (C) שחור * מסמן ערוצים מנותחים באזורים הקודקודיים הקדמיים הימניים והשמאליים. סולם צבעים: שינוי בדציבלים מקו הבסיס וערך ה-p של טרום האימון להבדלים שלאחר האימון. נתון זה שונה מ- Nyhus et al.60. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61247/61247fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
לבסוף, נבחן הקשר בין שינויים במיינדפולנס לבין שינויים בביצועים התנהגותיים של זיכרון אפיזודי לבין EEG בקבוצת הניסוי של מדיטציית מיינדפולנס. נמצא מתאם חיובי בין עליות ב-FFMQ תאר את הציונים מלפני האימון לפוסט-אימון לבין עליות בהספק התטא של EEG מלפני האימון לפוסט-אימון בערוצים הקדמיים הימניים (r = .72, n = 20, p < .01, דו-זנב, Bonferrroni מתוקן; ראה איור 6).
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61247/61247fig6.jpg"> איור 6: מתאם בין שינויים ב-FFMQ ובהספק תטא. מתאם בין ההבדל הממוצע בעוצמת התטא בין לפני האימון ואחרי האימון עבור חבטות ודחיות נכונות בערוצים הקדמיים הימניים לבין ההבדל ב- FFMQ תאר את הציונים בין לפני האימון לאחריו. נתון זה שונה מ- Nyhus et al.60. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61247/61247fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.</a>
קובץ משלים 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61247/Supplemental_File_1-FFMQ.pdf" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
קובץ משלים 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61247/Supplemental_File_2_Stims.xlsx" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
קובץ משלים 3. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61247/Supplemental_File_3_BowdoinResearchOutline.docx" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Combining Behavior and EEG to Study the Effects of Mindfulness Meditation on Episodic Memory at JoVE.com

Combining Behavior and EEG to Study the Effects of Mindfulness Meditation on Episodic Memory

כאן אנו מציגים פרוטוקול לשילוב אימון מדיטציית מיינדפולנס, מטלת זיכרון אפיזודית ו- EEG להבנת ההשפעות ההתנהגותיות והעצביות של מדיטציית מיינדפולנס על זיכרון אפיזודי.

שילוב התנהגות ו- EEG כדי לחקור את ההשפעות של מדיטציית מיינדפולנס על זיכרון אפיזודי

Although there has been recent interest in how mindfulness meditation can affect episodic memory as well as brain structure and function, no study has ...

combining-behavior-eeg-to-study-effects-mindfulness-meditation-on

Research

JoVE Journal

Neuroscience

6.9K Views.  Bowdoin College. כאן אנו מציגים פרוטוקול לשילוב אימון מדיטציית מיינדפולנס, מטלת זיכרון אפיזודית ו- EEG להבנת ההשפעות ההתנהגותיות והעצביות של מדיטציית מיינדפולנס על זיכרון אפיזודי.

Video: Combining Behavior and EEG to Study the Effects of Mindfulness Meditation on Episodic Memory

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

הקלטה אופטית של פעילות עצבית suprathreshold עם רזולוצית תא בודד ויחיד ספייק

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Membrane Potential Dye Imaging of Ventromedial Hypothalamus Neurons From Adult Mice to Study Glucose Sensing

Studies of neuronal activity are often performed using neurons from rodents less than 2 months of age due to the technical difficulties associated with increasing connective tissue and decreased neuronal viability that occur with age. Here, we describe a methodology for the dissociation of healthy hypothalamic neurons from adult-aged mice. The ability to study neurons from adult-aged mice allows the use of disease models that manifest at a later age and might be more developmentally accurate for certain studies. Fluorescence imaging of dissociated neurons can be used to study the activity of a population of neurons, as opposed to using electrophysiology to study a single neuron. This is particularly useful when studying a heterogeneous neuronal population in which the desired neuronal type is rare such as for hypothalamic glucose sensing neurons. We utilized membrane potential dye imaging of adult ventromedial hypothalamic neurons to study their responses to changes in extracellular glucose. Glucose sensing neurons are believed to play a role in central regulation of energy balance. The ability to study glucose sensing in adult rodents is particularly useful since the predominance of diseases related to dysfunctional energy balance (e.g.&#160;obesity) increase with age.

The activity of single neurons from adult-aged mice can be studied by dissociating neurons from specific brain regions and using fluorescent membrane potential dye imaging. By testing responses to changes in glucose, this technique can be used to study the glucose sensitivity of adult ventromedial hypothalamic neurons.

ממברנה דיי הדמיה אפשרית של ventromedial היפותלמוס נוירונים מעכברים בוגרים ללמוד גלוקוז חישה

Studies of neuronal activity are often performed using neurons from rodents less than 2 months of age due to the technical difficulties associated with ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution has been a long sought tool for neuroscientists in the systems-level search for the neural circuitry governing complex behavioral states. Optogenetics is a cutting-edge tool that is revolutionizing the field of neuroscience and represents one of the first systematic approaches to enable causal testing regarding the relation between neural signaling events and behavior. By combining optical and genetic approaches, neural signaling can be bi-directionally controlled through expression of light-sensitive ion channels (opsins) in mammalian cells. The current protocol describes delivery of specific wavelengths of light to opsin-expressing cells in deep brain structures of awake, freely-moving rodents for neural circuit modulation. Theoretical principles of light transmission as an experimental consideration are discussed in the context of performing in vivo optogenetic stimulation. The protocol details the design and construction of both simple and complex laser configurations and describes tethering strategies to permit simultaneous stimulation of multiple animals for high-throughput behavioral testing.

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Optogenetics has become a powerful tool for use in behavioral neuroscience experiments. This protocol offers a step-by-step guide to the design and set-up of laser systems, and provides a full protocol for carrying out multiple and simultaneous in vivo optogenetic stimulations compatible with most rodent behavioral testing paradigms.

בoptogenetic גירוי vivo של מערכת העצבים המרכזית מכרסם

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Using Linear Agarose Channels to Study Drosophila Larval Crawling Behavior

Drosophila larval crawling is emerging as a powerful model to study neural control of sensorimotor behavior. However, larval crawling behavior on flat open surfaces is complex,&#160;including: pausing, turning, and meandering. This complexity in the repertoire of movement hinders detailed analysis of the events occurring during a single crawl stride cycle. To overcome this obstacle, linear agarose channels were made that constrain larval behavior to straight, sustained, rhythmic crawling. In principle, because agarose channels and the Drosophila larval body are both optically clear, the movement of larval structures labeled by genetically-encoded fluorescent probes can be monitored in intact, freely-moving larvae. In the past, larvae were placed in linear channels and crawling at the level of whole organism, segment, and muscle were analyzed1. In the future, larvae crawling in channels can be used for calcium imaging to monitor neuronal activity. Moreover, these methods can be used with larvae of any genotype and with any researcher-designed channel. Thus the protocol presented below is widely applicable for studies using the Drosophila larva as a model to understand motor control.

Using Linear Agarose Channels to Study Drosophila Larval Crawling Behavior

The Drosophila larva is a powerful model system to study neural control of behavior. This publication describes the use of linear agarose channels to elicit sustained bouts of linear crawling and methods to quantify the dynamics of larval structures during repetitive crawling behavior.

שימוש בערוצי Agarose לינארית ללמוד<em&gt; תסיסנית</em&gt; התנהגות זחל זחילה

Drosophila larval crawling is emerging as a powerful model to study neural control of sensorimotor behavior. However, larval crawling behavior on flat ...

Time-dependent Increase in the Network Response to the Stimulation of Neuronal Cell Cultures on Micro-electrode Arrays

Micro-electrode arrays (MEAs) can be used to investigate drug toxicity, design paradigms for next-generation personalized medicine, and study network dynamics in neuronal cultures. In contrast with more traditional methods, such as patch-clamping, which can only record activity from a single cell, MEAs can record simultaneously from multiple sites in a network, without requiring the arduous task of placing each electrode individually. Moreover, numerous control and stimulation configurations can be easily applied within the same experimental setup, allowing for a broad range of dynamics to be explored. One of the key dynamics of interest in these in vitro studies has been the extent to which cultured networks display properties indicative of learning. Mouse neuronal cells cultured on MEAs display an increase in response following training induced by electrical stimulation. This protocol demonstrates how to culture neuronal cells on MEAs; successfully record from over 95% of the plated dishes; establish a protocol to train the networks to respond to patterns of stimulation; and sort, plot, and interpret the results from such experiments. The use of a proprietary system for stimulating and recording neuronal cultures is demonstrated. Software packages are also used to sort neuronal units. A custom-designed graphical user interface is used to visualize post-stimulus time histograms, inter-burst intervals, and burst duration, as well as to compare the cellular response to stimulation before and after a training protocol. Finally, representative results and future directions of this research effort are discussed.

Mouse neuronal cells cultured on multi-electrode arrays display an increase in response following electrical stimulation. This protocol demonstrates how to culture neurons, how to record activity, and how to establish a protocol to train the networks to respond to patterns of stimulation.

זמן תלויי תגובת הרשת בתגובה לגירוי של תרבויות תאים עצביים על מערכי מיקרו-אלקטרודה

Micro-electrode arrays (MEAs) can be used to investigate drug toxicity, design paradigms for next-generation personalized medicine, and study network ...

Combining Optogenetics with Artificial microRNAs to Characterize the Effects of Gene Knockdown on Presynaptic Function within Intact Neuronal Circuits

The purpose of this protocol is to characterize the effect of gene knockdown on presynaptic function within intact neuronal circuits. We describe a workflow on how to combine artificial microRNA (miR)-mediated RNA interference with optogenetics to achieve selective stimulation of manipulated presynaptic boutons in acute brain slices. The experimental approach involves the use of a single viral construct and a single neuron-specific promoter to drive the expression of both an optogenetic probe and artificial miR(s) against presynaptic gene(s). When stereotactically injected in the brain region of interest, the expressed construct makes it possible to stimulate with light exclusively the neurons with reduced expression of the gene(s) under investigation. This strategy does not require the development and maintenance of genetically modified mouse lines and can in principle be applied to other organisms and to any neuronal gene of choice. We have recently applied it to investigate how the knockdown of alternative splice isoforms of presynaptic P/Q-type voltage-gated calcium channels (VGCCs) regulates short-term synaptic plasticity at CA3 to CA1 excitatory synapses in acute hippocampal slices. A similar approach could also be used to manipulate and probe the neuronal circuitry in vivo.

This protocol provides a workflow on how to combine artificial microRNA-mediated RNA interference with optogenetics to stimulate specifically presynaptic boutons with reduced expression of selective gene(s) within intact neuronal circuits.

שילוב Optogenetics עם מיקרו Rna מלאכותי כדי לאפיין תופעות נוקאאוט גנטי על פונקציה Presynaptic בתוך מעגלים עצביים ללא פגע

The purpose of this protocol is to characterize the effect of gene knockdown on presynaptic function within intact neuronal circuits. We describe a ...

Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel telemetric electroencephalography system in combination with standard self-adhesive hydrogel electrodes. The piglets are calmed down without the use of sedatives. After their release into the pigpen, the piglets behave normally&#8212;they drink and sleep in the same cycle as their siblings. Their sleep phases are used for the EEG recordings.

Here, we present a protocol to record telemetric electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen without the use of a sedative, making it possible to record typical EEG patterns during non-REM sleep, like spindle bursts.

EEG לא פולשנית הקלטות לנוע בחופשיות חזירונים

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel ...

Generation of 3-D Collagen-based Hydrogels to Analyze Axonal Growth and Behavior During Nervous System Development

This protocol uses natural type I collagen to generate three-dimensional (3-D) hydrogel for monitoring and analyzing the axonal growth. The protocol is centered on culturing small pieces of embryonic or early postnatal rodent brains inside a 3-D hydrogel formed by the rat tail tendon-derived type I collagen with specific porosity. Tissue pieces are cultured inside the hydrogel and confronted to specific brain fragments or genetically-modified cell aggregates to produce and secrete molecules suitable for creating a gradient inside the porous matrix. The steps of this protocol are simple and reproducible but include critical steps to be considered carefully during its development. Moreover, the behavior of growing axons can be monitored and analyzed directly using a phase-contrast microscope or mono/multiphoton fluorescence microscope after fixation by immunocytochemical methods.

Here, we provide a method for analyzing the behavior of growing axons in 3D matrices, mimicking their natural development.

דור של 3-D הידרוג'לים קולגן מבוססי לנתח צמיחה Axonal התנהגות במהלך פיתוח מערכת העצבים

This protocol uses natural type I collagen to generate three-dimensional (3-D) hydrogel for monitoring and analyzing the axonal growth. The protocol is ...

Measuring Neural Mechanisms Underlying Sleep-Dependent Memory Consolidation During Naps in Early Childhood

Sleep is critical for daily functioning. One important function of sleep is the consolidation of memories, a process that makes them stronger and less vulnerable to interference. The neural mechanisms underlying the benefit of sleep for memory can be investigated using polysomnography (PSG). PSG is a combination of physiological recordings including signals from the brain (EEG), eyes (EOG), and muscles (EMG) that are used to classify sleep stages. In this protocol, we describe how PSG can be used in conjunction with behavioral memory assessments, actigraphy, and parent-report to examine sleep-dependent memory consolidation. The focus of this protocol is on early childhood, a period of significance as children transition from biphasic sleep (consisting of a nap and overnight sleep) to monophasic sleep (overnight sleep only). The effects of sleep on memory performance are measured using a visuospatial memory assessment across periods of sleep and wakeful-rest. A combination of actigraphy and parent report is used to assess sleep rhythms (i.e., characterizing children as habitual or non-habitual nappers). Finally, PSG is used to characterize sleep stages and qualities of those stages (such as frequencies and the presence of spindles) during naps. The advantage of using PSG is that it is the only tool currently available to assess sleep quality and sleep architecture, pointing to the relevant brain state that supports memory consolidation. The main limitations of PSG are the length of time it takes to prepare the recording montage and that recordings are typically taken over one sleep bought. These limitations can be overcome by engaging young participants in distracting tasks during application and combining PSG with actigraphy and self/parent-report measures to characterize sleep cycles. Together, this unique combination of methods allows for investigations into how naps support learning in preschool children.

This protocol describes methods used to examine neural mechanisms underlying sleep-dependent memory consolidation during naps in early childhood. It includes procedures for examining the effect of sleep on behavioral memory performance, as well as the application and recording of both polysomnography and actigraphy.

מדידת מנגנונים עצביים בבסיס קונסולידציה זיכרון תלויי שינה במהלך התנומה בגיל הרך

Sleep is critical for daily functioning. One important function of sleep is the consolidation of memories, a process that makes them stronger and less ...

A Scalable Model to Study the Effects of Blunt-Force Injury in Adult Zebrafish

Blunt-force traumatic brain injuries (TBI) are the most common form of head trauma, which spans a range of severities and results in complex and heterogenous secondary effects. While there is no mechanism to replace or regenerate the lost neurons following a TBI in humans, zebrafish possess the ability to regenerate neurons throughout their body, including the brain. To examine the breadth of pathologies exhibited in zebrafish following a blunt-force TBI and to study the mechanisms underlying the subsequent neuronal regenerative response, we modified the commonly used rodent Marmarou weight drop for the use in adult zebrafish. Our simple blunt-force TBI model is scalable, inducing a mild, moderate, or severe TBI, and recapitulates many of the phenotypes observed following human TBI, such as contact- and post-traumatic seizures, edema, subdural and intracerebral hematomas, and cognitive impairments, each displayed in an injury severity-dependent manner. TBI sequelae, which begin to appear within minutes of the injury, subside and return to near undamaged control levels within 7 days post-injury. The regenerative process begins as early as 48 hours post-injury (hpi), with the peak cell proliferation observed by 60 hpi. Thus, our zebrafish blunt-force TBI model produces characteristic primary and secondary injury TBI pathologies similar to human TBI, which allows for investigating disease onset and progression, along with the mechanisms of neuronal regeneration that is unique to zebrafish.

We modified the Marmarou weight drop model for adult zebrafish to examine a breadth of pathologies following blunt-force traumatic brain injury (TBI) and the mechanisms underlying subsequent neuronal regeneration. This blunt-force TBI model is scalable, induces a mild, moderate, or severe TBI, and recapitulates injury heterogeneity observed in human TBI.