MPI Postdoc di assegni per MB-C e TM; coreano NRF (R31-2008-000-10008-0) a HHB. Grazie a Karl Beykirch, Michael Kerger &amp; Joachim Tesch per l&#39;assistenza tecnica e la discussione scientifica.

1. KUKA Roboter GmbH <ol><li> Il simulatore CyberMotion MPI consiste di sei giunto robot seriale in una configurazione 3-2-1 (Figura 1). Si basa sul commerciale KUKA Robocoaster (uno modificato KR-500 robot industriale con un carico 500 kg). Le modifiche fisiche e la struttura di controllo software necessari per avere una configurazione flessibile e sicuro sperimentale sono stati precedentemente descritti, anche la velocità del simulatore di movimento e dei limiti di accelerazione, ed i ritardi e la funzione di trasferimento del sistema 9. Modifiche di questa configurazione precedente vengono di seguito definiti. </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig1.jpg" /> Figura 1. Rappresentazione grafica della corrente spazio di lavoro CyberMotion Simulator MPI. <ol start="2"><li> Profili di movimento complessi che combinano i movimenti laterali con rotazioni sono possibili con il Simulatore CyberMotion MPI. Assi 1, 4 e 6 ca<html> n ruotare in modo continuo. 4 coppie di hardware dei finecorsa limite asse 2, 3 e 5 in entrambe le direzioni. La portata massima di movimenti lineari è fortemente dipendente dalla posizione dalla quale ha inizio la circolazione. L&#39;hardware corrente fine-corsa del simulatore CyberMotion MPI sono mostrati nella Tabella 1. <table border="1"><tbody><tr><td> Asse </td><td> Gamma [deg] </td><td> Max. velocità [deg / s] </td></tr><tr><td> Asse 1 </td><td> Continuo </td><td> 69 </td></tr><tr><td> Asse 2 </td><td> Da -128 a -48 </td><td> 57 </td></tr><tr><td> Asse 3 </td><td> Da -45 a 92 </td><td> 69 </td></tr><tr><td> Asse 4 </td><td> Continuo </td><td> 76 </td></tr><tr><td> Asse 5 </td><td> Da -58 a 58 </td><td> 76 </td></tr><tr><td> Asse 6 </td><td> Continuo </td><td> 120 </td></tr></tbody></table></li></ol>NT &quot;&gt; Tabella 1. specifiche tecniche attuali del Simulator CyberMotion MPI. <ol start="3"><li> Prima di qualsiasi esperimento eseguito sulla Simulator CyberMotion MPI, ogni traiettoria di movimento sperimentale, subisce una fase di test su un PC di simulazione KUKA (PC Office). Il &quot;PC Office&quot; è un prodotto venduto da KUKA che simula il braccio vero e proprio robot e include il sistema operativo e lo schermo identico layout di controllo come il robot reale. Una panoramica schematica del sistema di controllo del simulatore CyberMotion MPI per una configurazione ad anello aperto viene mostrato nella Figura 2. </li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig2.jpg" /> Figura 2. Schema del sistema a ciclo aperto di controllo del simulatore CyberMotion MPI. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3436/3436fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per ingrandire la figura</a> . <ol start="4"><li> I dettagli della s controllo dellatruttura possono essere trovate qui 9. In breve, per una configurazione ad anello aperto come quello utilizzato nell&#39;esperimento corrente, traiettorie sono pre-programmati convertendo traiettorie di ingresso in coordinate cartesiane di angoli spaziali comuni grazie alla cinematica inversa (Figura 2). </li><li> Il sistema di controllo MPI legge in questi incrementi angolari desiderati comuni e invia questi al sistema di controllo KUKA per eseguire movimenti degli assi tramite correnti del motore. I valori comuni resolver vengono inviati al sistema di controllo KUKA che determina le posizioni attuali angolo comuni ad un tasso interno di 12ms, che a sua volta innescare il successivo incremento giunto da leggere dal file dal sistema di controllo MPI così come scrivere l&#39;articolazione attuale posizioni angolari su disco. La comunicazione tra il MPI e KUKA sistemi di controllo è quello di una connessione Ethernet utilizzando il protocollo di KUKA-RSI. </li><li> Un sedile da corsa (RECARO Pole Position), dotato di 5 punti Cintura di sicurezza del sistema (Schroth) è collegato a un telaio WHIch comprende un poggiapiedi. Il telaio è montato sulla flangia del braccio del robot (Figura 3a). Gli esperimenti sono anche possibili partecipanti sedili all&#39;interno di una cabina chiusa (Figura 3b). </li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig3.jpg" /> Figura 3. Installazione CyberMotion MPI Simulator. a) per l&#39;esperimento di configurazione corrente con display LCD. b) Configurazione per esperimenti che richiedono una cabina chiusa con display frontale stereo proiezione. c) proiezione frontale del display mono. d) Capo display montato. <ol start="7"><li> Come viene eseguito l&#39;esperimento al buio, le telecamere ad infrarossi permettono il controllo visivo dalla sala di controllo. </li></ol> 2. Visualizzazione <ol><li> Configurazioni di visualizzazione multiple sono possibili con il simulatore CyberMotion MPI tra LCD, stereo o mono proiezione frontale, e display montati la testa (Figura 3). Per la correnteesperimento segnali visivi per auto-moto sono forniti da un display LCD (figura 3a) posta a 50 cm di distanza degli osservatori che sono stati testati altrimenti al buio. </li><li> La presentazione visiva è stata generata utilizzando il software Virtools 4,1 e consisteva di uno casuale, tempo di vita limitato dot-campo. Un cuboide estende otto unità virtuali al fronte, destra, sinistra, verso l&#39;alto e verso il basso dal punto di vista del partecipante (cioè, 16 x 16 x 8 unità) è stata riempita con particelle di dimensioni uguali 200.000 costituiti da cerchi bianchi 0,02 unità di diametro fronte di uno sfondo nero. I punti sono stati casualmente distribuiti attraverso lo spazio (distribuzione di probabilità omogenea nello spazio). Il movimento in unità virtuali è scalata a corrispondere 1 a 1 con il movimento fisico (1 unità virtuale = 1 metro fisico). </li><li> Ogni particella è stato mostrato per due secondi prima di sparire e subito mostrando di nuovo in una posizione casuale nello spazio. Così metà dei punti cambiatoposizione entro un secondo. Dots una distanza compresa fra 0,085 e 4 unità sono state esposte ai partecipanti (corrispondenti angoli di visuale: 13 ° e 0,3 °). </li><li> Il movimento nel campo dot è stato sincronizzato con il movimento fisico ricevendo traiettorie di movimento dal computer di controllo MPI trasmesso da una connessione Ethernet utilizzando il protocollo UDP. Quando si sposta attraverso il dot-campo il numero medio di puntini rimasta costante per tutti i movimenti. Questo display non ha fornito alcuna scala assoluta grandezza, ma il flusso ottico e parallasse di movimento come punti erano sfere con una dimensione fissa, guardando più piccoli in base alla loro distanza rispetto all&#39;osservatore. </li></ol> 3. Experimental Design <ol><li> 16 partecipanti, che erano naïve per l&#39;esperimento con l&#39;eccezione di un autore (MB-C), portavano a cancellazione di rumore cuffie dotate di un microfono per consentire una comunicazione bidirezionale con lo sperimentatore. Uditivi del rumore aggiuntivo è stato continuamente giocato attraverso il headpho<html> nes al rumore maschera supplementare prodotta dal robot. </li><li> I partecipanti usato un joystick personalizzato costruito dotato di pulsanti di risposta con i dati trasmessi da una connessione Ethernet utilizzando il protocollo UDP. </li><li> L&#39;angolo dei due segmenti di circolazione era o 45 ° o 90 °. I movimenti orizzontali, nei piani sagittale e frontale composto da: forward-destra (FR) o verso destra, in avanti (RF), verso il basso in avanti (DF) o in avanti, verso il basso (FD), e verso il basso-destra (CD) o verso destra, verso il basso (RD) i movimenti rispettivamente (Figura 4a). </li></ol><img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig4.jpg" /> Figura 4. Procedura. a) Rappresentazione schematica delle traiettorie utilizzate nell&#39;esperimento. b) L&#39;informazione sensoriale previsto per ogni tipo di traiettoria testato. c) Indicando compito usato per indicare l&#39;origine di cui i partecipanti pensato che si erano trasferiti da.rge.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Clicca qui per ingrandire la figura. <ol start="4"><li> Informazioni sensoriali è stato manipolato, fornendo visiva (flusso ottico, campo stellare durata limitata), vestibolare-cinestetica (movimento autonomo passiva con gli occhi chiusi), o segnali di movimento visivo e vestibolare-cinestetica (Figura 4b). </li><li> Traiettorie del movimento era costituito da due lunghezze di segmento (1: 0,4 m, 2 °: 1 m; ± 0,24 m / s 2 accelerazione di picco, la figura 4b). Traiettorie consisteva di traduzione solo. Non rotazioni dei partecipanti verificato. Per ridurre la possibilità di interferenze di movimento prima di ogni processo e garantire che il sistema vestibolare è stato testato a partire da uno stato stazionario, a 15 s di pausa preceduto ogni traiettoria. </li><li> Gli osservatori indicò la loro origine, spostando una freccia che è stato sovrapposto un avatar presentato sullo schermo (Fig. 4c). Il movimento della freccia è stato costretto a piano la traiettoria e controllato da tha joystick. L&#39;avatar è stato presentato da punti di vista frontale, sagittale e orizzontale. Gli osservatori hanno permesso di usare o tutti i punti di vista per rispondere. L&#39;orientamento iniziale della freccia è stato randomizzato nei trial. </li><li> Come il compito richiesto ai partecipanti che punta a trasformare il loro punto di vista mentale che punta da una egocentrica ad una rappresentazione esocentrica, i partecipanti hanno ricevuto istruzioni su come puntare di nuovo alla loro origine con riferimento alla prima avatar pratica e prove sperimentali. I partecipanti hanno detto che punta dovrebbe essere come se l&#39;avatar fosse proprio corpo. I partecipanti sono stati quindi istruiti per puntare agli obiettivi fisici relativi al sé con la tecnica esocentrica misura. Ad esempio, i partecipanti sono stati istruiti per puntare al joystick appoggiato sulle gambe a metà strada tra loro e lo schermo, che ha richiesto ai partecipanti di puntare la freccia avanti e in basso rispetto al avatar. Tutti i partecipanti erano in grado di eseguire questecompiti senza esprimere confusione. </li><li> Ogni condizione sperimentale è stato ripetuto 3 volte e presentati in ordine casuale. Firmato errori e tempi di risposta sono stati analizzati come variabili dipendenti in due separati 3 (piano) * 2 (angolo) * 3 (modalità) ANOVA a misure ripetute. I tempi di risposta da un partecipante outlier estremo sono stati rimossi da analisi. </li></ol> 4. Risultati rappresentativi Risultati di errore firmati sono crollati tra le modalità e gli angoli come principali effetti significativi sono stati trovati per questi fattori. Figura 5a mostra l&#39;effetto principale significativo del piano di movimento (F (2,30) = 7.0, p = 0,003) in cui gli osservatori sottovalutato dimensioni angolo ( dati medi inferiori a 0 °) per il movimento nel piano orizzontale (-8,9 °, se 1,8). Negli osservatori piano frontale erano più propensi a sopravvalutare in media dimensione angolo (5,3 °, se 2.6), mentre non c&#39;era una simile parzialità nel piano sagittale (-0,7 °, SE 3.7). While effetti principali di angolo e modalità non erano significative, angolo è risultata significativamente interagire con piano (F (2,30) = 11,1, p &lt;0,001) in modo tale che sopravvaluta sul piano frontale erano più grandi per i movimenti di 45 ° (7,9 ° , se 2.6) che attraverso 90 ° (2,8 °, se 2.7), mentre una simile discrepanza era assente per gli altri piani. Inoltre, è stato trovato modalità di interagire significativamente con angolo (F (2,30) = 4.7, p = 0,017) in modo tale che sottostima di informazioni vestibolari solo per i movimenti di 90 ° erano significativamente più grandi (-4,3 °, se 2.1) rispetto al la visuale (-2,0 °, SE 2.4) e le informazioni vestibolari e visive combinato (2,3 °, se 2.2) condizioni, mentre tali discrepanze erano assenti per i movimenti fino a 45 °. Nessun effetto significativo tra i soggetti è stato firmato per l&#39;errore (F (1,15) = 0.7, p = 0,432). Figura 5b mostra i risultati tempo di risposta. C&#39;è stato un significativo effetto principale dimodalità (F (2,28) = 22.6, p &lt;0,001) dove gli osservatori hanno risposto più lento quando si risponde sulla base di vestibolo-cinestetica sola informazione (11,0 s, se 1,0) rispetto a quello visivo (9,3 s, se 0,8) e combinato (9,0 S, SE 0,8) condizioni. C&#39;è stato anche un significativo effetto principale del piano (F (2,28) = 7.5, p = 0,002) dove gli osservatori hanno risposto più lento quando viene spostato sul piano orizzontale (10,4 s, se 1.0) rispetto al sagittale (9,4 s, se 0,8 ) e frontali (9,4 s, se 0,9) aerei. Non c&#39;era alcun effetto significativo principale di angolo di segmento o di eventuali interazioni. Un effetto significativo tra soggetti è stato trovato per tempo di risposta (F (1,14) = 129,1, p &lt;0,001). <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/3436/3436fig5.jpg" /> Figura 5. Risultati. a) errore Firmato crollato attraverso modalità per gli aerei testati. b) Tempo di risposta piani crollato in movimento per le modalitàtestato. Le barre di errore è + / - 1 sem

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	<li>Loomis, J. M., Klatzky, R. L., Golledge, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Navigating+without+vision:+Basic+and+applied+research.">Navigating without vision: Basic and applied research.</a> Optometry and Vision Science. 78, 282-289 (2001).</li><li>Vidal, M., Amorim, M. A., Berthoz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Navigating+in+a+virtual+three-dimensional+maze:+how+do+egocentric+and+allocentric+reference+frames+interact.">Navigating in a virtual three-dimensional maze: how do egocentric and allocentric reference frames interact.</a> Cognitive Brain Research. 19, 244-258 (2004).</li><li>Vidal, M., Amorim, M. 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Non ci sono conflitti di interesse dichiarati.

L&#39;integrazione del percorso è stato ben definito come un mezzo utilizzato per risolvere in cui un osservatore origine, ma è incline a sottostime di un angolo si è spostato a 5. I nostri risultati mostrano questo per il movimento traslatorio, ma solo nel piano orizzontale. Nei piani verticali partecipanti hanno più probabilità di sovrastimare l&#39;angolo spostato attraverso o non hanno alcuna polarizzazione affatto. Questi risultati possono spiegare perché le stime di elevazione attraversato-over terreno tendono ad essere esagerate 10 e anche il motivo per la navigazione spaziale tra diversi piani di un edificio è scarsa 11. Questi risultati possono anche essere collegati a asimmetrie noti nella proporzione relativa al sacculo utricule recettori (~ 0,58) 12. Tempo di risposta più lento in base a vestibolo-cinestetica informazioni solo rispetto a quando l&#39;informazione visiva è presente suggerisce che ci possono essere ulteriori ritardi legati al tentativo di determinare l&#39;origine proprio in base a segnali inerziali, che da solapossono riguardare studi recenti mostrano che la percezione vestibolare è lento rispetto agli altri sensi 13-16. Nel complesso i nostri risultati suggeriscono che le strategie alternative per determinare l&#39;origine proprio può essere utilizzato quando si muove verticalmente che possono riguardare il fatto che l&#39;esperienza umani movimento principalmente all&#39;interno del piano orizzontale. Inoltre, mentre le traduzioni sequenziali sono raramente sperimentato si verificano più spesso nel piano sagittale - in cui gli errori sono minimi - come quando ci dirigiamo verso e passare una scala mobile. Mentre post-esperimento interviste non riflettono differenti strategie tra i piani, gli esperimenti devono esplorare questa possibilità. Esperimenti con traiettorie con gradi di libertà, percorsi più lunghi, con il relativo corpo in modo diverso orientato alla gravità, oltre ad utilizzare campi più grandi di vista, che sono ora possibile con il simulatore CyberMotion MPI sono previste per approfondire l&#39;integrazione delle prestazioni percorso in tre dimensioni.

<a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/industrial_robots/heavy/kr500_2/start.htm" target="_blank">KUKA KR 500 Heavy Duty Industrial Robot</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kcp/start.htm" target="_blank">KCP KUKA KUKA Control Panel</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kr_c2_ed05/start.htm" target="_blank">KUKA KR C2 edition2005</a> <a href="http://www.kuka-robotics.com/en/products/controllers/kmc/start.htm" target="_blank">KUKA KUKA Motion Control</a> <a href="http://www.motorsportseats.com/recaro/pole_position.html" target="_blank">RECARO Pole Position sedile</a> <a href="http://www.schrothracing.com/store/Competition/profi/profi-II" target="_blank">Schroth Enduro Belt</a> Dell 24 &quot;1920x1200 lcd display (campo effettivodi vista mascherata per 1200 x 1200) <a href="http://www.virtools.com" target="_blank">Virtools 4,1</a> Personalizzato joystick costruito con comunicazione UDP

mpi cybermotion simulator: implementation of a novel motion simulator to investigate multisensory path integration in three dimensions

Path integrazione è un processo in cui è integrato auto-movimento nel tempo per ottenere una stima della propria posizione corrente rispetto ad un punto di partenza 1. Gli esseri umani possono fare il percorso di integrazione basata esclusivamente sul 2-3 visiva, uditiva 4 o 5 segnali inerziali. Tuttavia, con spunti più attuali, spunti inerziali - in particolare cinestetica - sembrano dominare 6-7. In assenza di visione, gli esseri umani tendono a sovrastimare le distanze brevi (&lt;5 m) e angoli di tornitura (&lt;30 °), ma sottovalutano quelle più lunghe 5. Il movimento attraverso lo spazio fisico pertanto non sembra essere accuratamente rappresentato dal cervello. Un&#39;ampia attività è stata effettuata sulla valutazione percorso di integrazione nel piano orizzontale, ma poco è noto riguardo movimento verticale (vedi punto 3 per il movimento virtuale dalla visione da solo). Una ragione di ciò è che i simulatori di movimento tradizionali hanno una piccola gamma di movimento restrizioniTed principalmente al piano orizzontale. Qui ci avvaliamo di un simulatore motion 8-9 con una vasta gamma di movimenti per valutare se l&#39;integrazione percorso è simile tra piani orizzontali e verticali. I contributi relativi dei segnali inerziali e visivi per il percorso di navigazione sono stati valutati. 16 osservatori a sedere in una sede montato sulla flangia di un braccio di robot antropomorfo KUKA modificato. Informazioni sensoriali è stato manipolato, fornendo spunti visivi in ​​movimento (flusso ottico, campo stellare durata limitata), vestibolare-cinestetica (movimento autonomo passiva con gli occhi chiusi), o visivo e vestibolare-cinestetica. Traiettorie di movimento in orizzontale, piano sagittale e frontale composto da due lunghezze di segmento (1: 0,4 m, 2 °: 1 m; ± 0,24 m / s 2 accelerazione di picco). L&#39;angolo delle due segmenti era o 45 ° o 90 °. Gli osservatori indicò la loro origine, spostando una freccia che è stato sovrapposto un avatar presentato sul scheren. Osservatori erano più probabili a sottostimare dimensione angolo per il movimento nel piano orizzontale rispetto ai piani verticali. Negli osservatori piano frontale erano più propensi a sopravvalutare le dimensioni angolo, mentre non vi era alcuna distorsione tale nel piano sagittale. Infine, gli osservatori hanno risposto più lentamente quando si risponde sulla base di vestibolo-cinestetica le informazioni da solo. Percorso di integrazione umana basata sulla vestibolo-cinestetica sola informazione assume quindi più rispetto a quando le informazioni visive è presente. Questo è coerente con puntamento sottovalutare e sovrastima del solo angolo è mossa attraverso sui piani orizzontale e verticale, rispettivamente, suggerisce che la rappresentazione neurale di auto-movimento attraverso lo spazio non è simmetrica, che può riferirsi al fatto che l&#39;esperienza umani movimento prevalentemente all&#39;interno piano orizzontale.

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MPI CyberMotion Simulator: Implementation of a Novel Motion Simulator to Investigate Multisensory Path Integration in Three Dimensions

Un modo efficace per ottenere informazioni sul modo in cui gli esseri umani stessi navigare in tre dimensioni è descritto. Il metodo si avvale di un simulatore di movimento in grado di muoversi osservatori in modi irraggiungibili dai simulatori tradizionali. I risultati confermano che il movimento nel piano orizzontale è sottostimato, mentre il movimento verticale è sovrastimato.

MPI CyberMotion Simulator: Implementazione di un simulatore di movimento Novel per Indagare l&#39;integrazione multisensoriale Percorso in tre dimensioni

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.5K Views.  Max Planck Institute for Biological Cybernetics. Un modo efficace per ottenere informazioni sul modo in cui gli esseri umani stessi navigare in tre dimensioni è descritto. Il metodo si avvale di un simulatore di movimento in grado di muoversi osservatori in modi irraggiungibili dai simulatori tradizionali. I risultati confermano che il movimento nel piano orizzontale è sottostimato, mentre il movimento verticale è sovrastimato.

Video: MPI CyberMotion Simulator: Implementation of a Novel Motion Simulator to Investigate Multisensory Path Integration in Three Dimensions

Using a Comparative Species Approach to Investigate the Neurobiology of Paternal Responses

A goal of behavioral neuroscience is to identify underlying neurobiological factors that regulate specific behaviors. Using animal models to accomplish this goal, many methodological strategies require invasive techniques to manipulate the intensity of the behavior of interest (e.g., lesion methods, pharmacological manipulations, microdialysis techniques, genetically-engineered animal models). The utilization of a comparative species approach allows researchers to take advantage of naturally occurring differences in response strategies existing in closely related species. In our lab, we use two species of the Peromyscus genus that differ in paternal responses. The male California deer mouse (Peromyscus californicus) exhibits the same parental responses as the female whereas its cousin, the common deer mouse (Peromyscus maniculatus) exhibits virtually no nurturing/parental responses in the presence of pups. Of specific interest in this article is an exploration of the neurobiological factors associated with the affiliative social responses exhibited by the paternal California deer mouse. Because the behavioral neuroscience approach is multifaceted, the following key components of the study will be briefly addressed: the identification of appropriate species for this type of research; data collection for behavioral analysis; preparation and sectioning of the brains; basic steps involved in immunocytochemistry for the quantification of vasopressin-immunoreactivity; the use of neuroimaging software to quantify the brain tissue; the use of a microsequencing video analysis to score behavior and, finally, the appropriate statistical analyses to provide the most informed interpretations of the research findings.

The comparative species approach allows behavioral neuroscientists to explore various neurobiological factors associated with specific behaviors viewed as characteristic of a specific animal model. Taking advantage of naturally occurring differences in behavior between closely related species, this technique doesn&#x2019;t require invasive techniques to manipulate the expression of the behavior.

Utilizzando un approccio comparativo Specie per Indagare sulla Neurobiologia delle risposte paterno

A goal of behavioral neuroscience is to identify underlying neurobiological factors that regulate specific behaviors.  Using animal models to accomplish ...

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Three Dimensional Vestibular Ocular Reflex Testing Using a Six Degrees of Freedom Motion Platform

The vestibular organ is a sensor that measures angular and linear accelerations with six degrees of freedom (6DF). Complete or partial defects in the vestibular organ results in mild to severe equilibrium problems, such as vertigo, dizziness, oscillopsia, gait unsteadiness nausea and/or vomiting. A good and frequently used measure to quantify gaze stabilization is the gain, which is defined as the magnitude of compensatory eye movements with respect to imposed head movements. To test vestibular function more fully one has to realize that 3D VOR ideally generates compensatory ocular rotations not only with a magnitude (gain) equal and opposite to the head rotation but also about an axis that is co-linear with the head rotation axis (alignment). Abnormal vestibular function thus results in changes in gain and changes in alignment of the 3D VOR response.
Here we describe a method to measure 3D VOR using whole body rotation on a 6DF motion platform. Although the method also allows testing translation VOR responses 1, we limit ourselves to a discussion of the method to measure 3D angular VOR. In addition, we restrict ourselves here to description of data collected in healthy subjects in response to angular sinusoidal and impulse stimulation.
Subjects are sitting upright and receive whole-body small amplitude sinusoidal and constant acceleration impulses. Sinusoidal stimuli (f = 1 Hz, A = 4&deg;) were delivered about the vertical axis and about axes in the horizontal plane varying between roll and pitch at increments of 22.5&deg; in azimuth. Impulses were delivered in yaw, roll and pitch and in the vertical canal planes. Eye movements were measured using the scleral search coil technique 2. Search coil signals were sampled at a frequency of 1 kHz.
The input-output ratio (gain) and misalignment (co-linearity) of the 3D VOR were calculated from the eye coil signals 3.
Gain and co-linearity of 3D VOR depended on the orientation of the stimulus axis. Systematic deviations were found in particular during horizontal axis stimulation. In the light the eye rotation axis was properly aligned with the stimulus axis at orientations 0&deg; and 90&deg; azimuth, but gradually deviated more and more towards 45&deg; azimuth.
The systematic deviations in misalignment for intermediate axes can be explained by a low gain for torsion (X-axis or roll-axis rotation) and a high gain for vertical eye movements (Y-axis or pitch-axis rotation (see Figure 2). Because intermediate axis stimulation leads a compensatory response based on vector summation of the individual eye rotation components, the net response axis will deviate because the gain for X- and Y-axis are different.
In darkness the gain of all eye rotation components had lower values. The result was that the misalignment in darkness and for impulses had different peaks and troughs than in the light: its minimum value was reached for pitch axis stimulation and its maximum for roll axis stimulation.
Case Presentation
Nine subjects participated in the experiment. All subjects gave their informed consent. The experimental procedure was approved by the Medical Ethics Committee of Erasmus University Medical Center and adhered to the Declaration of Helsinki for research involving human subjects.
Six subjects served as controls. Three subjects had a unilateral vestibular impairment due to a vestibular schwannoma. The age of control subjects (six males and three females) ranged from 22 to 55 years. None of the controls had visual or vestibular complaints due to neurological, cardio vascular and ophthalmic disorders.
The age of the patients with schwannoma varied between 44 and 64 years (two males and one female). All schwannoma subjects were under medical surveillance and/or had received treatment by a multidisciplinary team consisting of an othorhinolaryngologist and a neurosurgeon of the Erasmus University Medical Center. Tested patients all had a right side vestibular schwannoma and underwent a wait and watch policy (Table 1; subjects N1-N3) after being diagnosed with vestibular schwannoma. Their tumors had been stabile for over 8-10 years on magnetic resonance imaging.

A method is described to measure three-dimensional vestibulo ocular reflexes (3D VOR) in humans using a six degrees of freedom (6DF) motion simulator. The gain and misalignment of the 3D angular VOR provide a direct measure of the quality of vestibular function. Representative data on healthy subjects are provided

Tridimensionale vestibolare oculare test riflesso Utilizzando un sei gradi di libertà di movimento della piattaforma

The vestibular organ is a sensor that measures angular and linear accelerations with six degrees of freedom (6DF). Complete or partial defects in the ...

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

An experimental method has been developed to investigate the cellular responses to central nervous system (CNS) injury using the fruit-fly Drosophila. Understanding repair and regeneration in animals is a key question in biology. The damaged human CNS does not regenerate, and understanding how to promote the regeneration is one of main goals of medical neuroscience. The powerful genetic toolkit of Drosophila can be used to tackle the problem of CNS regeneration.
A lesion to the CNS ventral nerve cord (VNC, equivalent to the vertebrate spinal cord) is applied manually with a tungsten needle. The VNC can subsequently be filmed in time-lapse using laser scanning confocal microscopy for up to 24 hr to follow the development of the lesion over time. Alternatively, it can be cultured, then fixed and stained using immunofluorescence to visualize neuron and glial cells with confocal microscopy. Using appropriate markers, changes in cell morphology and cell state as a result of injury can be visualized. With ImageJ and purposely developed plug-ins, quantitative and statistical analyses can be carried out to measure changes in wound size over time and the effects of injury in cell proliferation and cell death. These methods allow the analysis of large sample sizes. They can be combined with the powerful genetics of Drosophila to investigate the molecular mechanisms underlying CNS regeneration and repair.

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

An injury paradigm using the Drosophila larval ventral nerve cord to investigate central nervous system regeneration and repair is described. Stabbing followed by laser scanning confocal microscopy in time-lapse and fixed specimens, combined with quantitative analysis with purposefully developed software and genetics, are used to investigate the molecular mechanisms of CNS regeneration and repair.

Un paradigma Infortunio per Indagare riparazione del sistema nervoso centrale in<em&gt; Drosophila</em

An experimental method has been developed to investigate the cellular responses to central nervous system (CNS) injury using the fruit-fly Drosophila. ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of the dendritic tree, which eventually leads to neuronal output of action potentials at the axon. The influence of diverse spatial and temporal parameters of specific synaptic input on neuronal output is currently under investigation, e.g. the distance-dependent attenuation of dendritic inputs, the location-dependent interaction of spatially segregated inputs, the influence of GABAergig inhibition on excitatory integration, linear and non-linear integration modes, and many more.
With fast micro-iontophoresis of glutamate and GABA it is possible to precisely investigate the spatial and temporal integration of glutamatergic excitation and GABAergic inhibition. Critical technical requirements are either a triggered fluorescent lamp, light-emitting diode (LED), or a two-photon scanning microscope to visualize dendritic branches without introducing significant photo-damage of the tissue. Furthermore, it is very important to have a micro-iontophoresis amplifier that allows for fast capacitance compensation of high resistance pipettes. Another crucial point is that no transmitter is involuntarily released by the pipette during the experiment.
Once established, this technique will give reliable and reproducible signals with a high neurotransmitter and location specificity. Compared to glutamate and GABA uncaging, fast iontophoresis allows using both transmitters at the same time but at very distant locations without limitation to the field of view. There are also advantages compared to focal electrical stimulation of axons: with micro-iontophoresis the location of the input site is definitely known and it is sure that only the neurotransmitter of interest is released. However it has to be considered that with micro-iontophoresis only the postsynapse is activated and presynaptic aspects of neurotransmitter release are not resolved. In this article we demonstrate how to set up micro-iontophoresis in brain slice experiments.

In this article we introduce fast micro-iontophoresis of neurotransmitters as a technique to investigate integration of postsynaptic signals with high spatial and temporal precision.

Veloce micro-ionoforesi di glutammato e GABA: un utile strumento per indagare l&#39;integrazione Synaptic

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Stab Wound Injury of the Zebrafish Adult Telencephalon: A Method to Investigate Vertebrate Brain Neurogenesis and Regeneration

Adult zebrafish have an amazing capacity to regenerate their central nervous system after injury. To investigate the cellular response and the molecular mechanisms involved in zebrafish adult central nervous system (CNS) regeneration and repair, we developed a zebrafish model of adult telencephalic injury.
In this approach, we manually generate an injury by pushing an insulin syringe needle into the zebrafish adult telencephalon. At different post injury days, fish are sacrificed, their brains are dissected out and stained by immunohistochemistry and/or in situ hybridization (ISH) with appropriate markers to observe cell proliferation, gliogenesis, and neurogenesis. The contralateral unlesioned hemisphere serves as an internal control. This method combined for example with RNA deep sequencing can help to screen for new genes with a role in zebrafish adult telencephalon neurogenesis, regeneration, and repair.

To shed light on the cellular and molecular mechanisms of zebrafish adult neurogenesis and regeneration, we developed a protocol for invasive surgery causing mechanical injuries in the zebrafish adult telencephalon and subsequent monitoring of changes in the stabbed hemisphere by immunohistochemistry or in situ hybridization.

Stab Ferita Lesione del Zebrafish adulti Telencefalo: Un metodo per Indagare vertebrati cervello neurogenesi e rigenerazione

Adult zebrafish have an amazing capacity to regenerate their central nervous system after injury. To investigate the cellular response and the molecular ...

Protocol for Three-dimensional Confocal Morphometric Analysis of Astrocytes

As glial cells in the brain, astrocytes have diverse functional roles in the central nervous system. In the presence of harmful stimuli, astrocytes modify their functional and structural properties, a condition called reactive astrogliosis. Here, a protocol for assessment of the morphological properties of astrocytes is presented. This protocol includes quantification of 12 different parameters i.e. the surface area and volume of the tissue covered by an astrocyte (astrocyte territory), the entire astrocyte including branches, cell body, and nucleus, as well as total length and number of branches, the intensity of fluorescence immunoreactivity of antibodies used for astrocyte detection, and astrocyte density (number/1,000 &#181;m2). For this purpose three-dimensional (3D) confocal microscopic images were created, and 3D image analysis software such as Volocity 6.3 was used for measurements. Rat brain tissue exposed to amyloid beta1-40 (A&#946;1-40) with or without a therapeutic&#160;intervention was used to present the method. This protocol can also be used for 3D morphometric analysis of other cells from either in vivo or in vitro conditions.

Astrocytes in the CNS change their functional and structural properties in response to harmful stimuli. This report presents a protocol for assessment of three-dimensional astrocyte morphology in diseased conditions or after therapeutic interventions.

Protocollo per tridimensionale confocale morfometrica Analisi di astrociti

As glial cells in the brain, astrocytes have diverse functional roles in the central nervous system. In the presence of harmful stimuli, astrocytes modify ...

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

The Drosophila melanogaster larval path-length phenotype is an established measure used to study the genetic and environmental contributions to behavioral variation. The larval path-length assay was developed to measure individual differences in foraging behavior that were later linked to the foraging gene. Larval path-length is an easily scored trait that facilitates the collection of large sample sizes, at minimal cost, for genetic screens. Here we provide a detailed description of the current protocol for the larval path-length assay first used by Sokolowski. The protocol details how to reproducibly handle test animals, perform the behavioral assay and analyze the data. An example of how the assay can be used to measure behavioral plasticity in response to environmental change, by manipulating feeding environment prior to performing the assay, is also provided. Finally, appropriate test design as well as environmental factors that can modify larval path-length such as food quality, developmental age and day effects are discussed.

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

We provide a detailed protocol for a Drosophila melanogaster foraging path-length assay. We discuss the preparation and handling of test animals, how to perform the assay and analyze the data.

Foraggiamento protocollo percorso di lunghezza per<em&gt; Drosophila melanogaster</em&gt; Le larve

The Drosophila melanogaster larval path-length phenotype is an established measure used to study the genetic and environmental contributions to behavioral ...

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees (Bombus terrestris)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from flowering plants. Only a few studies have described the gustatory responses of bees toward toxins in food, and these experiments have mainly used the proboscis extension response on restrained honey bees. Here, a new behavioral assay is presented for measuring the feeding responses of freely-moving, individual worker bumble bees to nutrients and toxins. This assay measures the amount of solution ingested by each bumble bee and identifies how tastants in food influence the microstructure of the feeding behavior.
The solutions are presented in a microcapillary tube to individual bumble bees that have been previously starved for 2-4 hr. The behavior is captured on digital video. The fine structure of the feeding behavior is analyzed by continuously scoring the position of the proboscis (mouthparts) from video recordings using event logging software. The position of the proboscis is defined by three different behavioral categories: (1) proboscis is extended and in contact with the solution, (2) proboscis is extended but not in contact with the solution and (3) proboscis is stowed under the head. Furthermore the speed of the proboscis retracting away from the solution is also estimated.
In the present assay the volume of solution consumed, the number of feeding bouts, the duration of the feeding bouts and the speed of the proboscis retraction after the first contact is used to evaluate the phagostimulatory or the deterrent activity of the compounds tested.
This new taste assay will allow researchers to measure how compounds found in nectar influence the feeding behavior of bees and will also be useful to pollination biologists, toxicologists and neuroethologists studying the bumble bee&#39;s taste system.

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees Bombus terrestris

A novel behavioral assay is described for investigating the short term gustatory responses of the mouthparts of freely-moving bumble bees (Bombus terrestris) toward nutrients and toxins in solution.

A Novel comportamentale test per Indagare Risposte gustativa individuale, liberamente rigiro bombi (<em&gt; Bombus terrestris</em&gt;)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from ...

A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila

Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE) is an established neurodegenerative disease that is closely associated with exposure to repetitive mild Traumatic Brain Injury (mTBI). The mechanisms responsible for its complex pathological changes remain largely elusive, despite a recent consensus to define the neuropathological criteria. Here, we describe a novel method to develop a model of CTE in Drosophila melanogaster&#160;(Drosophila&#160;)&#160;in an attempt to identify the key genes and pathways that lead to the characteristic hyperphosphorylated tau accumulation and neuronal death in the brain. Adjustable-strength impacts to inflict mild closed injury are delivered directly to the fly head, subjecting the head to rapid acceleration and deceleration. Our method eliminates the potential problems inherent with other Drosophila mTBI models (e.g.,animal death might be induced by damage to other parts of the body or to internal organs). The less labor- and cost-intensive animal care, short life span, and extensive genetic tools make the fruit fly ideal to study CTE pathogenesis and make it possible to perform large-scale, genome-wide forward genetic and pharmacological screens. We anticipate that the ongoing characterization of the model will generate important mechanistic insights on disease prevention and therapeutic approaches.

A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila

Here, we describe a new approach to inflict closed-head traumatic brain injury in Drosophila melanogaster. Our method has the advantage of directly delivering repetitive impacts with adjustable strength to the head alone. Further exploration of the invertebrate system will help to illuminate the pathogenesis of chronic traumatic encephalopathy.

Un nuovo metodo per modellare l&#39;encefalopatia traumatica cronica in<em&gt; Drosophila</em

Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE) is an established neurodegenerative disease that is closely associated with exposure to repetitive mild Traumatic ...

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

Traumatic brain injury is a leading cause of death and disability in military and civilian populations. Blast traumatic brain injury results from the detonation of explosive devices, however, the mechanisms that underlie the brain damage resulting from blast overpressure exposure are not entirely understood and are believed to be unique to this type of brain injury. Preclinical models are crucial tools that contribute to better understand blast-induced brain injury. A novel in vitro blast TBI model was developed using an open-ended shock tube to simulate real-life open-field blast waves modelled by the Friedlander waveform. C57BL/6N mouse organotypic hippocampal slice cultures were exposed to single shock waves and the development of injury was characterized up to 72 h using propidium iodide, a well-established fluorescent marker of cell damage that only penetrates cells with compromised cellular membranes. Propidium iodide fluorescence was significantly higher in the slices exposed to a blast wave when compared with sham slices throughout the duration of the protocol. The brain tissue injury is very reproducible and proportional to the peak overpressure of the shock wave applied.

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

This paper describes a novel model of primary blast traumatic brain injury. A compressed-air driven shock tube is used to expose in vitro mouse hippocampal slice cultures to a single shock wave. This is a simple and rapid protocol generating a reproducible brain tissue injury with a high throughput.

Un modello di romanzo In Vitro di ferita di cervello traumatica di scoppio

Traumatic brain injury is a leading cause of death and disability in military and civilian populations. Blast traumatic brain injury results from the ...