1. Reclutamento soggetto e consenso <ol><li> A seguito della valutazione clinica e consenso per nucleo subtalamico (STN) la stimolazione cerebrale profonda (DBS) per refrattari morbo di Parkinson, le informazioni di ogni paziente viene rivisto al fine di determinare se lui / lei soddisfa i criteri per l&#39;intra-operatoria studio (definita in un Institutional Review Consiglio ha approvato il protocollo del Massachusetts General Hospital). </li><li> Se è accertato che il soggetto soddisfa i criteri di studio, un membro medico del gruppo di studio (non il chirurgo) si avvicina al paziente di discutere la possibilità di partecipare allo studio. </li><li> Il modulo di consenso per la partecipazione a questo studio è poi esaminato e spiegato al soggetto. Soprattutto, la spiegazione dello studio sottolinea che la partecipazione allo studio è volontaria e che in ogni punto lui / lei ha la possibilità di recedere dalla partecipazione. Inoltre, è poi sottolineato che la loro discussione di partecipare o di ritirarsi nello studio non ha alcun impatto sulla cura medica lui / lei riceverà. </li><li> Se è accertato che il soggetto comprende e accetta di partecipare allo studio, lui / lei firma il consenso informato ed è approvato arruolati nello studio. </li></ol> 2. Formazione e comportamentali Rig installazione <ol><li> Come parte della chirurgia DBS per la malattia di Parkinson, i soggetti vengono ricoverati in ospedale un giorno prima della chirurgia. Quindi, questo offre l&#39;opportunità di formare il soggetto il compito di comportamento. Questa formazione è essenziale in quanto fornisce un periodo di tempo durante il quale il soggetto può imparare a svolgere il compito di sviluppare e comfort con le sue regole, la rimozione di &quot;effetti di apprendimento&quot; confonde (fare riferimento alla discussione). </li><li> Un impianto portatile comportamentale è portato in stanza d&#39;ospedale del soggetto, la notte prima dell&#39;intervento. </li><li> Questo impianto è equipaggiato con l&#39;esatta stesso compito di comportamento che il soggetto a svolgere il giorno del intra-operatoria di studio. <ol><li> In questo esempio, il soggetto viene chiesto di giocare un gioco di carte simile al gioco di &quot;guerra&quot;. In questo gioco, il soggetto è tenuto a scommettere (o $ 20 o $ 5) se la sua carta è superiore a quella del computer. L&#39;intento di questo compito è quello di analizzare il ruolo della ricompensa e del rischio sulla codifica neuronale nel STN. Al fine di incentivare l&#39;argomento che gli viene detto che verrà pagato una parte delle loro vincite. </li><li> Come un mezzo per ridurre le combinazioni possibili (e confonde con conseguente), solo le carte pari di un abito unico vengono utilizzati (es. 2, 4, 6, 8, e 10 di picche). Come tale, gli esiti possibili e le aspettative del compito può essere facilmente calcolati e analizzati. </li><li> In ogni prova, il soggetto vede prima una schermata raffigurante la loro carta distribuite in modo casuale, e la parte posteriore della scheda del computer sconosciuto. Lo schermo mostra poi le due opzioni di scommessa, $ 5 e $ 20. Sulla base della forza relativa del suo / sua carta, il soggetto indica la scommessa con un pulsante, dopo di che lo schermo mostra il suo / la sua carta e la carta del computer è rivelato. La schermata finale mostra esplicitamente l&#39;importo vinto o perso. </li></ol></li><li> Il soggetto è autorizzato a giocare la partita fino a quando non comprendere appieno le regole del gioco e di operare ad un livello confortevole. </li></ol> 3. Intra-operatoria - Sperimentale installazione <ol><li> Una volta che il soggetto è stato posizionato sul tavolo operatorio, l&#39;impianto di perforazione contenenti le comportamentale, acquisizione ed elaborazione dei dati attrezzature segnale viene portato in sala operatoria. Posizionamento rig deve prendere in considerazione normale flusso di lavoro e le questioni legate alla sterilità impostazione sala operatoria. </li><li> Come componenti di questi impianti sono montati e smontati per ogni sessione di registrazione, è di vitale importanza per controllare tutte le connessioni attrezzature. Quindi, come ogni componente è collegato al sistema di acquisizione dati, si deve verificare l&#39;integrità dei dati. Queste procedure dovrebbe essere fatto presto l&#39;intervento per evitare di dover risolvere questi problemi durante il tempo di registrazione critico. <ol><li> In primo luogo, avviare l&#39;acquisizione e l&#39;attrezzatura di elaborazione del segnale. Collegare le uscite della piattaforma di elaborazione dei segnali agli ingressi della piattaforma di acquisizione. Nel caso di questo studio, ci sarà l&#39;acquisizione di tre extra-cellulare canali potenziale d&#39;azione corrispondenti a tre para-sagittalmente orientata elettrodi che saranno avanzate nel cervello del soggetto durante l&#39;intervento. Accendere la amplificatori in un momento per garantire che il sistema di acquisizione è l&#39;acquisizione dei segnali. </li><li> Fissare il monitor al tavolo operatorio in posizione comoda visualizzazione tramite un apposito adattatore. </li><li> Se un dispositivo di input (joystick, box pulsante, tastiera, ecc) è impiegato, la posizione di questo dispositivo, facendo attenzione alla lateralità corrispondente al lato del cervello da cui le registrazioni saranno ottenuti. Garantire che la mano del soggetto è comodamente posizionato per operare il dispositivo di input. Considera la richiesta l&#39;anestesista di secure il monitor ossigenazione impulso d&#39;altra parte per garantire il corretto funzionamento del dispositivo. In questo compito si usa una scatola pulsante. </li><li> Avviare il sistema comportamentale e garantire che i marcatori di eventi comportamentali sono stati catturati dalla rig acquisizione. </li><li> Avviare l&#39;attività comportamentale e permettere al soggetto di svolgere alcune prove del compito. Durante questo tempo, garantire che il sistema di acquisizione sta catturando gli ingressi pulsante scatola e gli indicatori comportamentali generati dalla piattaforma comportamentale. </li><li> Se tutte le connessioni sono funzionali, arrestare l&#39;attività comportamentali ed impianto di perforazione di acquisizione. </li></ol></li></ol> 4. Isolamento dei neuroni nucleo subtalamico <ol><li> Gli obiettivi della chirurgia sono a posto cronica DBS conduce nella regione del motore della STN. Questo posizionamento è ottenuto attraverso una combinazione di immagini e registrazioni neuophysiological stereotassica. </li><li> Dettagli della pianificazione stereotassica e la procedura chirurgica in sé ovviamente variano tra istituzioni, ma il processo generale è simile. Nel nostro ente, la Cosman-Roberts-Wells telaio stereotassico e gabbia fiduciali viene applicato e una testa TAC ottenuti. Il CT con fiducial è fusa con un cervello MRI ottenuto in precedenza volumetrico su un neuro-sistema di navigazione (StealthStation, Medtronics, Minneapolis, MN, o BrainLab VectorVision, Feldkirchen, Germania). Le coordinate della regione del cervello di destinazione (STN in questo caso) sono convertiti in frame-based coordinate. In sala operatoria, il paziente viene posizionato comodamente in una posizione semi-reclinata, e preparato e drappeggiati utilizzando le normali tecniche chirurgiche. Le coordinate della sinistra STN sono programmati nel telaio, che viene posizionato sul paziente. La pelle viene incisa e retratto. Burr fori sono posti, e una piccola apertura durale creato. Cannula collegata ad un microdrive sono posti in posizione e avanzate fino alla punta delle cannule sono 25 mm al di sopra di destinazione. </li><li> Una volta che le cannule vengono avanzate nel cervello, i mandrini interni vengono rimossi e sostituiti con alta impedenza (0,3 - 1 mega-Ohm) microelettrodi (FHC, Bowdoin, ME). L&#39;impianto di elaborazione dei segnali di pre-amplificatori sono collegati a ciascun elettrodo e il canale di riferimento differenziale è collegato alla cannula esterna. </li><li> Al segnale di elaborazione rig gli amplificatori sono accesi e extracellulare segnale è valutato. Inoltre, l&#39;impedenza di ciascun elettrodo viene controllata prima di avanzare ulteriormente nel cervello. </li><li> Il chirurgo avanza lentamente gli elettrodi (0,05-0,4 passi mm) nel cervello. Gli elettrodi sono avanzati 25 millimetri a partire dal target calcolato verso l&#39;STN. Questa traiettoria risulta l&#39;elettrodo che passa attraverso il nucleo caudato, il talamo, il INSERTA zona, e infine nel STN. </li><li> Una volta che gli elettrodi sono entrati nel STN, il fisiologo manipola arti controlaterali del paziente come un mezzo per stabilire se il segnale neuronale è reattivo motore. Quando il chirurgo e sperimentatore sono soddisfatti con la posizione degli elettrodi &#39;, il compito di comportamento può essere avviato. </li></ol> 5. Acquisizione Dati <ol><li> Prima di iniziare il compito di comportamento, è importante documentare la profondità dei microelettrodi e la risposta del neurone motore isolati (s). </li><li> Il soggetto viene poi istruito che l&#39;operazione avrà inizio. Assicurarsi che la casella pulsante è ancora comodamente posizionati e che il monitor completamente visibile. </li><li> Avviare l&#39;acquisizione dati e di acquisire l&#39;attività di base per almeno 1 minuto prima di iniziare il compito comportamentale. </li><li> Come il soggetto svolge il compito, è importante monitorare i dati acquisiti. Con qualsiasi problema nella acquisizione, il compito deve essere interrotto e il problema rettificato. </li><li> In questo studio, il soggetto viene chiesto di eseguire 120 processi per ogni profondità STN. </li><li> Le attività possono essere eseguite più volte per ogni profondità nel STN, tuttavia, vi sono limitazioni alla durata di questi studi intra-operatoria (meglio descritto nella discussione). Noi termine sperimentale di registrazione a 30 minuti per evitare il disagio del paziente e indebito prolungamento di un intervento chirurgico. Inoltre, il soggetto ha la possibilità di rifiutare ulteriori registrazioni in qualsiasi momento, nel qual caso il compito di comportamento viene interrotto e riprende un intervento chirurgico. </li><li> Una volta completato lo studio, i dati vengono salvati e archiviati per successive analisi. </li></ol> 6. Analisi dei dati <ol><li> In primo luogo, i segnali neuronali vengono discriminati in singoli timestamp picco utilizzando il software disponibile in commercio. </li><li> I codici di comportamento task vengono poi analizzati, e il timestamp attività neuronale sono allineate utilizzando il codice script in Matlab. </li></ol> Rappresentante dei risultati: La figura 1 illustra i risultati rappresentante di un singolo neurone STN registrati durante il gioco guerra di cui sopra. La tI pannelli raffigurano op raster incentrato su quattro epoche comportamentale rilevante nel compito: il periodo di fissaggio prima di ogni prova, presentazione della tessera del soggetto, il premere il pulsante indicante il soggetto scommessa, e la presentazione della carta del computer. I pannelli di fondo rappresentano cestinate (50 cassonetti ms) peri-stimolo istogrammi tempo (PSTHs). Questo neurone non risponde con fermezza alla presentazione della tessera del soggetto, ma aumenta il suo tiro in modo significativo in tutto il pulsante. Questa attività dura fino carte del computer si rivela, al punto che la cottura si riduce a livelli di base. <img src="/files/ftp_upload/2156/2156fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Rappresentante STN neurone. Raster (pannelli in alto) e peri-stimolo tempo istogrammi (PSTHs) centrata sulla epoche comportamentale rilevanti sono rappresentati per un solo rappresentante STN neurone. Cottura questo neurone aumenta significativamente nel periodo del pulsante indicante il soggetto scommessa.

<ol>
	<li>Benabid, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+(thalamotomy+and+stimulation)+stereotactic+surgery+of+the+VIM+thalamic+nucleus+for+bilateral+Parkinson+disease.">Combined (thalamotomy and stimulation) stereotactic surgery of the VIM thalamic nucleus for bilateral Parkinson disease.</a> Appl. Neurophysiol. 50 (1-6), 344-344 (1987).</li><li>Deuschl, 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+randomized+trial+of+deep-brain+stimulation+for+Parkinson's+disease.">A randomized trial of deep-brain stimulation for Parkinson's disease.</a> N. Engl. J. Med. 355 (9), 896-896 (2006).</li><li>Gale, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+symphony+to+cacophony:+Pathophysiology+of+the+human+basal+ganglia+in+Parkinson+disease.">From symphony to cacophony: Pathophysiology of the human basal ganglia in Parkinson disease.</a> Neurosci. Biobehav. Rev. , (2007).</li><li>Williams, Z. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+anterior+cingulate+neurons+and+the+integration+of+monetary+reward+with+motor+responses.">Human anterior cingulate neurons and the integration of monetary reward with motor responses.</a> Nat. Neurosci. 7 (12), 1370-1370 (2004).</li><li>Zaghloul, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+substantia+nigra+neurons+encode+unexpected+financial+rewards.">Human substantia nigra neurons encode unexpected financial rewards.</a> Science. 323 (5920), 1496-1496 (2009).</li></ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

La stimolazione cerebrale profonda chirurgia offre una preziosa opportunità di esaminare l&#39;attività dei singoli neuroni nel cervello umano. Fino ad oggi questa opportunità ha permesso di numerosi studi descrittivi che caratterizzano l&#39;attività dei diversi nuclei profondi. Più recentemente, intra-operatoria compiti sono diventati più sofisticati al fine di affrontare vari aspetti del comportamento e della cognizione. L&#39;intento del protocollo è di fornire una guida per l&#39;attuazione di successo compi...

* NOTA: Questo articoli possono essere sostituire da apparecchiature analoghe o software; ** Indica che sostituiscono National Instruments componenti possono essere utilizzati (vedi <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> per la compatibilità); *** Consultare <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> per specifiche richieste toolboxs Matlab.

intra-operative behavioral tasks in awake humans undergoing deep brain stimulation surgery

La stimolazione cerebrale profonda (DBS) è una procedura chirurgica che dirige cronica, la stimolazione elettrica ad alta frequenza di obiettivi specifici nel cervello tramite elettrodi impiantati. La stimolazione cerebrale profonda è stato implementato come una modalità terapeutica da Benabid et al. Alla fine del 1980, quando ha usato questa tecnica per stimolare il nucleo ventrale intermedio del talamo per il trattamento del tremore 1. Attualmente, la procedura è usata per trattare pazienti che non rispondono adeguatamente alla terapia medica per le malattie come il Parkinson, distonia e tremore essenziale. L&#39;efficacia di questa procedura per il trattamento della malattia di Parkinson è stata dimostrata in ben alimentato, randomizzati e controllati 2. Attualmente, l&#39;amministrazione statunitense Food and Drug Administration ha approvato DBS come trattamento per pazienti con medico refrattari tremore essenziale, morbo di Parkinson e distonia. Inoltre, DBS è attualmente in fase di valutazione per il trattamento di altri disturbi psichiatrici e neurologici, come disturbo ossessivo compulsivo, disturbo depressivo maggiore, e l&#39;epilessia. DBS non solo ha dimostrato di aiutare le persone, migliorando la qualità della vita, ma fornisce anche ai ricercatori l&#39;opportunità unica di studiare e comprendere il cervello umano. Microelettrodo registrazioni sono regolarmente eseguite durante l&#39;intervento chirurgico DBS al fine di migliorare la precisione di targeting anatomica. Modelli dei neuroni singoli possono quindi essere registrati, mentre il soggetto esegue un compito comportamentale. I primi studi di questi dati è concentrata su aspetti descrittivi, tra fuoco e tassi di scoppiare, e modulazione di frequenza 3. Studi più recenti si sono concentrati sugli aspetti cognitivi del comportamento in relazione alle attività neuronale 4,5. Questo articolo fornisce una descrizione del intra-operatoria metodi utilizzati per eseguire le attività comportamentali e neuronali registrare i dati con i pazienti svegli durante casi DBS. La nostra esposizione del processo di acquisizione dati elettrofisiologici si illumina l&#39;attuale portata e le limitazioni di esperimenti umani intra-operatoria.

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Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery

Stimolazione cerebrale profonda chirurgia offre un&#39;opportunità unica per esaminare codifica delle informazioni nel cervello umano sveglio. Questo articolo descrive intra-operatoria metodi utilizzati per eseguire le attività cognitive e comportamentali al contempo l&#39;acquisizione di dati fisiologici come l&#39;attività EMG, unità singola neuronale e / o potenziali di campo locale.

Compiti del comportamento Intra-Operative negli esseri umani sottoposti a profonda Awake Surgery Brain Stimulation

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through ...

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12.9K Views.  Harvard Medical School. Stimolazione cerebrale profonda chirurgia offre un'opportunità unica per esaminare codifica delle informazioni nel cervello umano sveglio. Questo articolo descrive intra-operatoria metodi utilizzati per eseguire le attività cognitive e comportamentali al contempo l'acquisizione di dati fisiologici come l'attività EMG, unità singola neuronale e / o potenziali di campo locale.

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Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As such, primary or &#39;neuronal-like&#39; cell culture systems are commonly utilized. While&#160;these systems are relatively easy to work with, and are useful model systems in which various functional outcomes (such as cell death) can be readily quantified, the examined outcomes and pathways in cultured immature neurons (such as excitotoxicity-mediated cell death pathways) are not necessarily the same as those observed in mature brain, or in intact tissue. Therefore, there is the need to develop models in which cellular mechanisms in mature neural tissue can be examined. We have developed an in vitro technique that can be used to investigate a variety of molecular pathways in intact nervous tissue. The technique described herein utilizes rat cortical tissue, but this technique can be adapted to use tissue from a variety of species (such as mouse, rabbit, guinea pig, and chicken) or brain regions (for example, hippocampus, striatum, etc.). Additionally, a variety of stimulations/treatments can be used (for example, excitotoxic, administration of inhibitors, etc.). In conclusion, the brain slice model described herein can be used to examine a variety of molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

We have developed a brain slice model which can be used to examine molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.&#160;This technique generates viable mature brain tissue and reduces animal numbers required for experimentation, whilst keeping the neuronal circuitry, cellular interactions, and postsynaptic compartments partly intact.

Eccitotossica stimolazione del cervello Microslices come<em&gt; In vitro</em&gt; Modello di Corsa

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

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Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time according to fluctuating disease and medication state. In the present realization of adaptive DBS we record and stimulate from the DBS electrodes implanted in the subthalamic nucleus of patients with Parkinson&#39;s disease in the early post-operative period. Local field potentials are analogue filtered between 3 and 47 Hz before being passed to a data acquisition unit where they are digitally filtered again around the patient specific beta peak, rectified and smoothed to give an online reading of the beta amplitude. A threshold for beta amplitude is set heuristically, which, if crossed, passes a trigger signal to the stimulator. The stimulator then ramps up stimulation to a pre-determined clinically effective voltage over 250 msec and continues to stimulate until the beta amplitude again falls down below threshold. Stimulation continues in this manner with brief episodes of ramped DBS during periods of heightened beta power.
Clinical efficacy is assessed after a minimum period of stabilization (5 min) through the unblinded and blinded video assessment of motor function using a selection of scores from the Unified Parkinson&#39;s Rating Scale (UPDRS). Recent work has demonstrated a reduction in power consumption with aDBS as well as an improvement in clinical scores compared to conventional DBS. Chronic aDBS could now be trialed in Parkinsonism.

Controlling Parkinson&#039;s Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) is effective for Parkinson&#8217;s disease, improving symptoms and reducing power consumption compared to conventional deep brain stimulation (cDBS). In aDBS we track a local field potential biomarker (beta oscillatory amplitude) in real time and use this to control the timing of stimulation.

Controllo della Malattia di Parkinson con Adaptive stimolazione cerebrale profonda

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time ...

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

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

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

Utilizzando Saccadometry con stimolazione cerebrale profonda per studiare normali e patologiche funzione cerebrale

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

A Multimodal Imaging- and Stimulation-based Method of Evaluating Connectivity-related Brain Excitability in Patients with Epilepsy

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations over time in the blood-oxygenation level dependent signal. rs-fcMRI has been applied extensively to identify abnormalities in brain connectivity in different neurologic and psychiatric diseases. However, the relationship among rs-fcMRI connectivity abnormalities, brain electrophysiology and disease state is unknown, in part because the causal significance of alterations in functional connectivity in disease pathophysiology has not been established. Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is a technique that uses electromagnetic induction to noninvasively produce focal changes in cortical activity. When combined with electroencephalography (EEG), TMS can be used to assess the brain's response to external perturbations. Here we provide a protocol for combining rs-fcMRI, TMS and EEG to assess the physiologic significance of alterations in functional connectivity in patients with neuropsychiatric disease. We provide representative results from a previously published study in which rs-fcMRI was used to identify regions with abnormal connectivity in patients with epilepsy due to a malformation of cortical development, periventricular nodular heterotopia (PNH). Stimulation in patients with epilepsy resulted in abnormal TMS-evoked EEG activity relative to stimulation of the same sites in matched healthy control patients, with an abnormal increase in the late component of the TMS-evoked potential, consistent with cortical hyperexcitability. This abnormality was specific to regions with abnormal resting-state functional connectivity. Electrical source analysis in a subject with previously recorded seizures demonstrated that the origin of the abnormal TMS-evoked activity co-localized with the seizure-onset zone, suggesting the presence of an epileptogenic circuit. These results demonstrate how rs-fcMRI, TMS and EEG can be utilized together to identify and understand the physiological significance of abnormal brain connectivity in human diseases.

Resting-state functional-connectivity MRI has identified abnormalities in patients with a wide range of neuropsychiatric disorders, including epilepsy due to malformations of cortical development. Transcranial Magnetic Stimulation in combination with EEG can demonstrate that patients with epilepsy have cortical hyperexcitability in regions with abnormal connectivity.

Un multimodale Imaging- e stimolazione a base di metodo di valutazione relativi alla connettività del cervello eccitabilità pazienti con epilessia

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations ...

Symmetric Bihemispheric Postmortem Brain Cutting to Study Healthy and Pathological Brain Conditions in Humans

Neuropathologists, at times, feel intimidated by the amount of knowledge needed to generate definitive diagnoses for complex neuropsychiatric phenomena described in those patients for whom a brain autopsy has been requested. Although the advancements of biomedical sciences and neuroimaging have revolutionized the neuropsychiatric field, they have also generated the misleading idea that brain autopsies have only a confirmatory value. This false idea created a drastic reduction of autopsy rates and, consequently, a reduced possibility to perform more detailed and extensive neuropathological investigations, which are necessary to comprehend numerous normal and pathological aspects yet unknown of the human brain. The traditional inferential method of correlation between observed neuropsychiatric phenomena and corresponding localization/characterization of their possible neurohistological correlates continues to have an undeniable value. In the context of neuropsychiatric diseases, the traditional clinicopathological method is still the best possible methodology (and often the only available) to link unique neuropsychiatric features to their corresponding neuropathological substrates, since it relies specifically upon the direct physical assessment of brain tissues. The assessment of postmortem brains is based on brain cutting procedures that vary across different neuropathology centers. Brain cuttings are performed in a relatively extensive and systematic way based on the various clinical and academic contingencies present in each institution. A more anatomically inclusive and symmetric bi-hemispheric brain cutting methodology should at least be used for research purposes in human neuropathology to coherently investigate, in depth, normal and pathological conditions with the peculiarities of the human brain (i.e., hemispheric specialization and lateralization for specific functions). Such a method would provide a more comprehensive collection of neuropathologically well-characterized brains available for current and future biotechnological and neuroimaging techniques. We describe a symmetric bi-hemispheric brain cutting procedure for the investigation of hemispheric differences in human brain pathologies and for use with current as well as future biomolecular/neuroimaging techniques.

Organized brain cutting procedures are necessary to correlate specific neuropsychiatric phenomena with definitive neuropathologic diagnoses. Brain cuttings are performed differently based on various clinico-academic contingencies. This protocol describes a symmetric bihemispheric brain cutting procedure to investigate hemispheric differences in human brain pathologies and to maximize current and future biomolecular/neuroimaging techniques.

Simmetrica Bihemispheric Postmortem cervello taglio per studiare sano e patologico del cervello Condizioni di esseri umani

Neuropathologists, at times, feel intimidated by the amount of knowledge needed to generate definitive diagnoses for complex neuropsychiatric phenomena ...

Evaluating the Procedure for Performing Awake Cystometry in a Mouse Model

Awake filling cystometry has been used for a long time to evaluate bladder function in freely moving mice, however, the specific methods used, vary among laboratories. The goal of this study was to describe the microsurgical procedure used to implant an intravesical tube and the experimental technique for recording urinary bladder pressure in an awake, freely moving mouse. In addition, experimental data is presented to show how surgery, as well as tubing type and size, affect lower urinary tract function and recording sensitivity. The effect of tube diameter on pressure recording was assessed in both polyethylene and polyurethane tubing with different internal diameters. Subsequently, the best performing tube from both materials was surgically implanted into the dome of the urinary bladder of male C57BL/6 mice. Twelve-hour, overnight micturition frequency was recorded in healthy, intact animals and animals 2, 3, 5, and 7 days post-surgery. At harvest, bladders were assessed for signs of swelling using gross observation and were subsequently processed for pathological analysis. The greatest extent of bladder swelling was observed on day 2 and 3, which correlated with behavioral voiding data showing significantly impaired bladder function. By day 5, bladder histology and voiding frequency had normalized. Based on the literature and evidence provided by our studies, we propose the following steps for in vivo recording of intravesical pressure and voided volume in an awake mouse: 1) Perform the surgery using an operating microscope and microsurgical tools, 2) Use polyethylene-10 tubing to minimize movement artifacts, and 3) Perform cystometry on post-operative day 5, when bladder swelling resolves.

This study describes the surgical procedures and experimental techniques for performing awake cystometry in a freely moving mouse. In addition, it provides experimental evidence to support its optimization and standardization.

Valutazione della procedura per eseguire la cystometria sveglia in un modello di mouse

Awake filling cystometry has been used for a long time to evaluate bladder function in freely moving mice, however, the specific methods used, vary among ...

A Quantitative Sensory Testing Paradigm to Obtain Measures of Pain Processing in Patients Undergoing Breast Cancer Surgery

Chronic pain following surgery, persistent postsurgical pain, is an important highly prevalent condition contributing to significant symptom burden and lower quality of life. Persistent postsurgical pain is relatively refractory to treatment hence generating a high need for preventive strategies and treatments. Therefore, the identification of patients at risk of developing persistent pain is an area of active ongoing research. Recently it was demonstrated that peri-operative disruptions in central pain processing may be able to predict persistent postsurgical pain at long term follow-up in breast cancer patients. The aim of the current report is to present a short protocol to obtain pain thresholds to different stimuli at multiple sites and a measure of endogenous analgesia in breast cancer patients. We have used this method successfully in a clinical context and detail some representative results from a clinical study.

Persistent postsurgical pain may be related to changes in pain processing. By assessing pain in response to standardized stimuli, changes in pain processing can be elucidated. We present methods to obtain pain thresholds to different stimuli and a measure of endogenous analgesia in patients undergoing breast cancer surgery.

Un paradigma di test sensoriale quantitativo per ottenere misure di elaborazione nei pazienti sottoposti a chirurgia del cancro al seno dolore

Chronic pain following surgery, persistent postsurgical pain, is an important highly prevalent condition contributing to significant symptom burden and ...

Spinal Cord Lateral Hemisection and Asymmetric Behavioral Assessments in Adult Rats

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human Brown-S&#233;quard syndrome&#160;is a common type of incomplete SCI caused by a lesion to one half of the spinal cord which results in paralysis and loss of&#160;proprioception&#160;on the same (or ipsilesional) side as the injury, and loss of pain and temperature sensation on the opposite (or contralesional) side. Adequate methodologies for producing a spinal cord lateral hemisection (HX) and assessing neurological impairments are essential to establish a reliable animal model of Brown-S&#233;quard syndrome. Although lateral hemisection model plays a pivotal role in basic and translational research, standardized protocols for creating such a hemisection and assessing unilateralized function are lacking. The goal of this study is to describe step-by-step procedures to produce a rat spinal lateral HX at the 9th thoracic (T9) vertebral level. We, then, describe a combined behavior scale for HX (CBS-HX) that provides a simple and sensitive assessment of asymmetric neurological performance for unilateral SCI. The CBS-HX, ranging from 0 to 18, is composed of 4 individual assessments which include unilateral hindlimb stepping (UHS), coupling, contact placing, and grid walking. For CBS-HX, the ipsilateral and contralateral hindlimbs are assessed separately. We found that, after a T9 HX, the ipsilateral hindlimb showed impaired behavior function whereas the contralateral hindlimb showed substantial recovery. The CBS-HX effectively discriminated behavioral functions between ipsilateral and contralateral hindlimbs and detected temporal progression of recovery of the ipsilateral hindlimb. The CBS-HX components can be analyzed separately or in combination with other measures when needed. Although we only provided visual descriptions of the surgical procedures and behavioral assessments of a thoracic HX, the principle may be applied to other incomplete SCIs and at other levels of the injury.

Here we describe surgical procedures to produce a reliable spinal cord lateral hemisection (HX) at the 9th thoracic level in adult rats and neurobehavioral assessments designed for detecting asymmetric deficits after such a unilateral injury.

Emisezione laterale del cavo spinale e valutazioni comportamentali asimmetriche nei ratti adulti

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human ...

Intra-Operative Neural Monitoring of Thyroid Surgery in a Porcine Model

Intraoperative injury to the recurrent laryngeal nerve (RLN) can cause vocal cord paralysis, which interferes with speech and can potentially interfere with breathing. In recent years, intraoperative neural monitoring (IONM) has been widely adapted as an adjunct technique to localize the RLN, detect RLN injury, and predict vocal cord function during the operations. Many studies have also used animal models to investigate new applications of IONM technology and to develop reliable strategies for preventing intraoperative RLN injury. The aim of this article is to introduce a standard protocol for using a porcine model in IONM research. The article demonstrates the procedures for inducing general anesthesia, performing tracheal intubation, and experimental design to investigate the electrophysiological characteristics of RLN injuries. Applications of this protocol can improve overall efficacy in implementing the 3R principle (replacement, reduction and refinement) in porcine IONM studies.

This study aims to develop a standard protocol of intra-operative neural monitoring of thyroid surgery in a porcine model. Here, we present a protocol to demonstrate general anesthesia, to compare different types of electrodes, and to investigate the electrophysiological characteristics of the normal and injured recurrent laryngeal nerves.

Controllo neurale intra-operatoria della chirurgia della tiroide in un modello porcino

Intraoperative injury to the recurrent laryngeal nerve (RLN) can cause vocal cord paralysis, which interferes with speech and can potentially interfere ...

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

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

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

Tecnica aggiornata per una stimolazione elettrica transcranica affidabile, facile e tollerata, inclusa la stimolazione a corrente diretta transcranica

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