This research was supported by funds to FD. MM was supported by an IGERT Fellowship under National Science Foundation Grant No. 0903622. The authors wish to thank the Dolcos Lab members for assistance with data collection and preparation.

1. Amigdala <ol><li> Anteriori Fette di AMY <ol><li> Identificare la prima fetta di AMY in cui appare inizialmente l&#39;insula limen, dove la connessione sostanza bianca tra lobi frontali e temporali è continuo e visibile 30. Nella vista coronale, utilizzare il fascio angolare confine inferolaterale del AMY. </li><li> Individuare il chiasma ottico come punto di riferimento per l&#39;aspetto del AMY. Utilizzare assiale e vista sagittale a distinguere il AMY nei suoi primi fette dal uncus circostante. Seguire il tratto materia bianca intorno al AMY nella vista assiale per escludere l&#39;area entorinale 32. </li><li> Spostamento posteriormente, identificare il primo slice in cui la commessura anteriore è continuo per tutta entrambi gli emisferi 28, dove il AMY è visibile nella sua forma tipica. Tracciare il AMY senso antiorario utilizzando il solco entorinale come il confine superomedial, la linea immaginaria dal fondo dello sulcu semianulares lungo la sostanza bianca alla punta inferiore della AMY come il bordo infero-mediale, lo stelo temporale come il bordo laterale, e di nuovo al solco entorinale per completare il tracciamento 31. </li></ol></li><li> Posterior Fette di AMY <ol><li> Si noti che a questo livello, sia il AMY e HC sono visibili nella stessa fetta (s). </li><li> Sempre in vista coronale, identificare l&#39;ultima fetta di AMY dove la struttura è superiore all&#39;estensione mediale del corno temporale del ventricolo laterale 36 (o il alveus se il ventricolo non è presente) e lateralmente al giro uncinato, la protuberanza del capo del HC. Controllare i punti di vista sagittali ed assiali per il tracciamento preciso e uniforme. </li><li> Tracciare una linea immaginaria dal fondo del solco circolare inferiore dell&#39;insula al tratto ottico come il bordo superiore della AMY 31, che differenzia anche dalla materia grigia del globo pallido e putamen. </li><li> Traccia lungoil giro semilunari come il confine superomedial ed escludono il giro uncinato 32. Utilizzare il corno inferiore del ventricolo laterale e lo stelo temporale per la delimitazione laterale. </li></ol></li><li> Fette consecutivi del AMY in direzione anteriore-posteriore <ol><li> Sistematicamente rintracciare la fetta-by-slice AMY con le relative linee guida di cui sopra. In corrispondenza della porzione anteriore del AMY, utilizzare gli stessi confini come per la maggior parte antero-fetta; al contrario, in corrispondenza della porzione posteriore del AMY, utilizzare gli stessi confini come per la fetta più posteriore. </li><li> Continuare a utilizzare i punti di vista assiali e sagittali per aiutare a definire e perfezionare ulteriormente i confini Amy. </li></ol></li></ol> 2. Hippocampus <ol><li> Localizzazione del HC <ol><li> Iniziate tracciando la HC quando il corno temporale del ventricolo laterale appare lungo il confine inferolaterale del AMY. Se il corno temporale del ventricolo laterale è già presente su fette precedenti, notare che esimoe insorgenza del HC è poi indicato con il corno temporale del ventricolo laterale allargando e allungando superolaterally. </li><li> Terminare il tracciato della HC con la sua ultima apparizione inferomediale al trigono del ventricolo laterale 31. Utilizzare sempre i punti di vista alternativi per aiutare a localizzare il HC e dei suoi confini. </li></ol></li><li> Definizioni di confine della HC <ol><li> Delineare l&#39;HC laterale contro il corno temporale. Nei casi in cui il corno temporale del ventricolo laterale non è sufficiente percepibile, escludere una fila di voxel dalla segmentazione per indicare esso. </li><li> Inferiormente, utilizzare il fascio angolare (o suo prolungamento immaginario) alla cavità ventricolare per separare il HC dalla PHG. Utilizzare il alveus insieme ai fimbria come confine superiore. Tracciare la HC utilizzando le stesse definizioni tutto. </li><li> Inoltre, includere il subiculum nella segmentazione tale che confina mediale della sostanza bianca fascio del PHG, allinea superiormentecon la curva del uncus, e si estende principalmente orizzontalmente dalla HC 37. Tracciare posteriormente, mantenere queste definizioni fino a quando il solco calcarina interviene. </li></ol></li><li> Notando Divisioni del HC <ol><li> Si noti che l&#39;HC può essere diviso in tre segmenti: testa, corpo e coda. </li><li> Utilizzare l&#39;aspetto dell&#39;apice UNCAL per segnare il passaggio dalla testa al corpo HC HC, e la crescente e rapida espansione in dimensioni, che coincide tipicamente con l&#39;aspetto del crus del fornice, a significare l&#39;aspetto della coda HC 23,30,38. </li></ol></li><li> Prestare particolare attenzione quando si traccia le seguenti strutture. <ol><li> Includere il uncus posteriore nel segmentazione. </li><li> Omettere il plesso coroideo sopra il alveus dalla segmentazione sulle fette coronali, anche se questo potrebbe non essere possibile sulle immagini a bassa risoluzione. </li><li> Fare riferimento alle due viste alternative per evitare l&#39;inserimento della coda del cAudate ed il pulvinar all&#39;aspetto superiore della coda HC. </li><li> Evitare inclusione del giro fascicolare notando la sua comparsa a livello del crus del fornice, dove inizialmente si è separata dalla coda dell&#39;ippocampo dal cinerea Fasciola e più diventa posteriormente la materia grigia superiore al calcarina solco 32. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 2" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50991/50991fig2highres.jpg" width="400" /> Figura 2. Una fetta rappresentante sagittale della MTL tracciata usando il presente protocollo, che mostra la posizione effettiva nel cervello, e le posizioni relative tra le sue strutture principali, vale a dire, il AMY (rosso), HC (blu), il PRC (giallo), CER (rosa), e la PHC (verde). 3. Paraippocampale Gyrus <ol><li> Notando Divisioni del PHG <ol><li> Si noti che il PHG can essere diviso in due segmenti principali: anteriore PHG (cioè, il PRC e ERC), e il PHG posteriore (cioè, il PHC). </li><li> Si noti che nel segmento anteriore, la RPC appare prima del CER, e affianca lateralmente attraverso tutto il suo percorso. </li><li> Dopo il CER scompare, si noti che la RPC sussume il suo posto sul PHG e prosegue per 3 mm. </li><li> Oltre questo segmento, tracciare posteriore PHG, dove il PHC assume la larghezza della PHG fino alla sua estremità 30. </li></ol></li><li> Anteriori Fette della PHG <ol><li> Definire la prima fetta del PRC con l&#39;aspetto del CS 25,39. Prima dell&#39;inizio del CER, tracciare il PRC dal bordo mediale della sponda laterale del CS al fondo laterale del giro di Schwalbe, o che da una mediale se sono presenti due circonvoluzioni di Schwalbe, o il punto medio del superficie dorsale temporopolar in mancanza di questo giro 25,39. </li><li> Iniziare a tracciare il CER da 5 mm anterior al limen insula 40,41. </li><li> Continua tracciando il CER utilizzando il fondo del solco temporopolar mediale come fine superiore 40, e il fondo del solco semianulare dopo la visualizzazione del AMY, o il punto in cui il prolungamento immaginario del fascio angolare incontra la cavità ventricolare se il solco è semianulare indistinguibili 25. Si noti che si estende inferiormente per soddisfare la cavità ventricolare o la superficie piale direttamente. </li><li> Il confine tra la RPC e il CER può variare da sezione a sezione. <ol><li> Quando il CS è profondo (≥ 1,5 cm), tracciare il PRC dal bordo mediale della banca mediale di questo solco, al punto centrale della sua banca laterale 25. </li><li> In casi con un regolare CS (profondità di 1-1,5 cm), tracciare il PRC come area dal punto medio della banca mediale del solco collaterale alla fine mediale della banca laterale del solco 25. </li><li> Con un &lt;em&gt; superficiale CS (&lt;1 cm), traccia il PRC dal fondo di questo solco al punto medio della corona del giro fusiforme 25. </li></ol></li><li> Quando il CS viene interrotta, di solito a livello dell&#39;apice UNCAL, da un piccolo giro emergenti dal suo fondo, tracciare il PRC al fondo del solco laterale 25. Includere o escludere materia bianca secondo l&#39;obiettivo per il ROI. </li><li> Tracciare la ERC fino 1,5 millimetri posteriormente al vertice UNCAL, o alla fine del giro intralimbicus 42. </li><li> Estendere il tracciato del PRC medialmente ad occupare il posto del CER dopo la sua cessazione, in cui le definizioni per questi ultimi continuano ad applicarsi fino 4,5 millimetri posteriormente al vertice UNCAL, o la fine del giro intralimbicus 42. Il PRC è quindi sostituita dalla PHC 25,30. </li></ol></li><li> Posterior Fette della PHG <ol><li> Iniziare a tracciare il PHC sul posteriore fetta alla fine del PRC, fino al 4 mm posteriormente al tegli fine della coda HC 32. Definizioni alternativi dalla letteratura sono descritti nella sezione discussione. Ancora una volta, includere o escludere sostanza bianca seconda porta. </li><li> Delineare il PHC utilizzando lo stesso metodo descritto nella porzione posteriore della RPC dopo la scomparsa del CER. Anche utilizzare la materia bianca del cingolo come confine superiore una volta che appare. Continua tracciando in questo modo fino alla comparsa del solco calcarina, che limita la PHC superomedially al bordo inferiore del solco 30. </li><li> Se un mini-solco appare prima della comparsa del solco calcarina, includere nella segmentazione, ma essere cauti nel differenziare dal solco calcarina. </li></ol></li></ol>

The authors have no conflicts of interest to declare.

Tradizionalmente, la segmentazione manuale è stato considerato il gold standard da molti ricercatori. Tuttavia, una precisa definizione delle singole strutture è stata complicata dalla morfologia altamente variabile delle strutture MTL, e dai contrasti solito deboli MRI di queste strutture contro le aree di tessuto e non-neuronali neurali circostanti. Storicamente, ci sono stati descrizioni contrastanti in letteratura per alcune strutture MTL. In alcuni casi di segmentazione RPC, ad esempio, il solco collaterale è st...

A correction was made to <a href="/video/50991">A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures</a>. Table 1 and its legend were updated. References 10 and 14 were also updated.
The references were updated from:
<ol start="10">
<li>Wager, T. D. &amp; Smith, E. E. Neuroimaging studies of working memory: a meta-analysis. Cognitive, Affective &amp; Behavioral Neuroscience. 3(4), 255-274 (2003).</li>
</ol>
<ol start="14">
<li>Scheltens, Ph, et al. Atrophyofmedialtemporallobeson MRIin 'probable' Alzheimer's disease and normal ageing: diagnostic value and neuropsychological correlates. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 55(10), 967-972, (1992).</li>
</ol>
to:
<ol start="10">
<li>Wager, T. D., Phan, K. L., Liberzon, I., &amp; Taylor, S. F. Valence, gender, and lateralization of functional brain anatomy in emotion: a meta-analysis of findings from neuroimaging. Neuroimage. 19 (3), 513-31, doi:10.1016/S1053-8119(03)00078-8 (2003).</li>
</ol>
<ol start="14">
<li>de Leon, M. J. et al. Imaging and CSF studies in the preclinical diagnosis of Alzheimer's disease. Annals of the New York Academy of Sciences. 1097, 114-145, doi:10.1196/annals.1379.012 (2007).</li>
</ol>
Table 1 had its legend updated from:
Table 1. Representative volumetric results of the bilateral AMY and the HC of a single subject, from manual tracing using the present protocol and automatic segmentation. Automatic segmentation has underestimated the volume of each of the four structures compared. Corrected volume was calculated as the ratio between Voxel volume and Intracranial volume (ICV). For this subject, ICV = 1446616.73 mm3.
to:
Table 1. Representative volumetric results of the bilateral AMY and the HC of a single subject, from manual tracing using the present protocol and automatic segmentation. Automatic segmentation has misestimated the volume of each of the four structures compared. Corrected volume was calculated as the ratio between Voxel volume and ICV. For this subject, ICV = 1599482.11 mm3. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50991/50991table1.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>

A correction was made to <a href="/video/50991">A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures</a>. Table 1 and its legend were updated. References 10 and 14 were also updated.

Erratum: A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures

Il lobo temporale mediale (MTL), una zona putativo del più alto livello di integrazione delle informazioni sensoriali 1, è stato oggetto frequente di analisi mirate. Ad esempio, l&#39;ippocampo e le aree parahippocampal associati sono stati ampiamente studiati nella ricerca di memoria 2-5. Inoltre, il ruolo dell&#39;amigdala è stato spesso sottolineato in ricerca esaminando trasformazione emozione e interazioni emozione-cognizione 6-11. Recentemente, diverse regioni MTL hanno anche ricevuto l&#39;attenzione nel settore emergente delle neuroscienze personalità, che collega la struttura e la funzione di queste e di altre regioni del cervello a variazione individuale in tratti di personalità 12. Valutare l&#39;anatomia e la funzione delle strutture MTL può essere importante nel facilitare la diagnosi delle malattie degenerative in cui specifiche anomalie strutturali e funzionali possono verificarsi in diverse strutture MTL. Ad esempio, nella malattia di Alzheimer (AD), una significativatrofeo della corteccia entorinale e nell&#39;ippocampo si osserva 13,14, e atrofia dell&#39;ippocampo può prevedere il passaggio da deterioramento cognitivo lieve a 15 dC. Algoritmi automatici di segmentazione sono di recente diventati popolari per la segmentazione delle strutture corticali e sottocorticali, ma come con qualsiasi strumento, questi programmi inevitabilmente verificarsi errori in alcuni casi. In questi casi un ricercatore dovrebbe essere equipaggiata sia con le conoscenze e le linee guida per riconoscere i confini anatomici delle strutture MTL. La tendenza in letteratura esistente è stato quello di indirizzare le singole sottoregioni MTL 16-21, con molti protocolli che tendono a concentrarsi su ippocampo 16-19. Diversamente dalla maggior parte degli orientamenti pubblicati disponibili per MTL tracing, l&#39;attuale protocollo fornisce un insieme completo di linee guida che consentono chiara la localizzazione di tutte le sottoregioni MTL. Sono descritte le linee guida l&#39;analisi per le seguenti strutture MTL: l&#39;amigdala (AMY), l&#39;ippocampo (HC), la corteccia peririnale (PRC), la corteccia entorinale (ERC), e la corteccia parahippocampal (PHC). L&#39;AMY e HC sono tracciate in primo luogo, e sono poi seguiti dal giro paraippocampale (PHG) strutture. Si noti che il HC generico termine è usato qui per riferirsi alla formazione HC, che comprende l&#39;HC corretto, il subiculum, e il segmento posteriore uncus 22-24. Si noti inoltre che il PHG può essere diviso in due segmenti, la porzione anteriore e la porzione posteriore. All&#39;interno della parte anteriore del PHG, può essere ulteriormente suddivisa in PHG anteriore laterale e mediale, le cui aree corticali corrispondere alla RPC e del CER, rispettivamente. Il PHC, la zona corticale della porzione posteriore del PHG, corrisponde alla corteccia parahippocampal corretta. Per motivi di semplicità, useremo i termini RPC e CER per riferirsi a anteriore PHG laterale e mediale, e PHC per riferirsi al PHG posteriori. Il segmentation per ogni struttura inizia con una localizzazione di massima delle frontiere anteriori e posteriori, insieme ad altri punti di riferimento importanti, che viene poi seguita dal tracciato effettivamente compiuto slice-by-slice sul piano coronale, in un anterior-posterior/rostro-caudal direzione. In tutti i casi, le sezioni sagittali ed assiali sono strettamente monitorati per aiutare la localizzazione dei confini e punti di riferimento anatomici. La necessità di tali orientamenti tracciamento è anche illustrata nelle figure che mostrano possibili differenze tra l&#39;uscita di protocolli automatiche e manuali di segmentazione. Il vantaggio di un protocollo che descrive tutte le strutture MTL nel formato di visualizzazione corrente è che le variazioni di anatomia (ad esempio, il solco collaterale profondità [CS]) che potrebbe influenzare definizioni del bordo possono essere descritti nel contesto con l&#39;anatomia circostante (ad esempio , la RPC e CER mediale e bordi laterali variano in posizione a seconda della profondità del CS 25 </sup&gt;). Questo potrebbe non essere chiaro o comprensibile a un tracciante inesperto o un tracciante esperto che ripercorre solo singole strutture o separati, e la nostra conoscenza, un orientamento tale visivamente globale non esiste. Il presente protocollo è una presentazione esplicita di linee guida utilizzate per MTL tracing in una precedente inchiesta che identifica contributi differenziali da sottoregioni MTL l&#39;effetto memoria migliorando di emozione 26, adattato alle più alte immagini di risoluzione del cervello consentite dalle recenti sviluppi in risonanza magnetica strutturale (RM) . Il tracciato è illustrato su scansioni ottenute da un volontario sano (femmina, 24 anni), usando uno scanner 3T MR. Immagini anatomiche sono state acquisite come 3D MPRAGE (TR = 1.800 msec, TE = 2.26 msec; FOV = 256 x 256 mm, dimensione voxel = 1 x 0,5 x 0,5 mm) con un angolo di acquisizione parallela ad AC-PC. Se i dati immagine viene acquisita con un angolo di acquisizione differente, come l&#39;orientamento obliquo, i dati devono essere regridded ad un parallelo o perpendicolarmente alla AC-PC, in modo tale che le descrizioni anatomiche limite tradurre in modo appropriato. Le immagini sono state poi tradotte in formato Nifti e l&#39;ingresso in un software di segmentazione 27 per il tracciamento manuale. Dati di scansione utilizzati nel protocollo attuale è stato raccolto come parte di uno studio che è stato approvato dal Comitato Istituzionale, e il volontario fornito consenso scritto. Attingendo informazioni dai vari protocolli di tracciabilità separate per queste strutture 18-22,28-31, nonché da analisi e atlanti anatomici 23,32,33, il presente protocollo presenta una serie completa di linee guida che indirizzano incongruenze nella letteratura esistente. Completato da materiali visivi di accompagnamento, questo lavoro si prevede di promuovere la chiara comprensione delle strutture MTL, e suscitare l&#39;interesse della ricerca futura adozione segmentazione manuale, sia come metodo primario di MTL tracciato o come supplementaMetodo ry di segmentazione automatica. Fornendo una guida precisa, intuitiva e conveniente per comprendere l&#39;anatomia MTL, questo protocollo aiuterà i ricercatori a identificare la posizione di tutti sottoregioni MTL, rispetto ai loro strutture vicine, anche se solo alcune strutture MTL sono specificamente mirati per le analisi. Questo non solo per aumentare la precisione di localizzazione, ma aiuterà anche rivelatori a prendere decisioni informate in caso di variazione morfologica, che è altamente probabile nel MTL. Queste linee guida possono essere applicati alla ricerca che implica indagini MRI strutturali e / o funzionali del MTL, comprese le analisi volumetriche e cervello rilevamento delle anomalie, nonché procedure di localizzazione delle funzionale, anatomica e analisi tractographic, in gruppi sani. Il presente protocollo potrebbe essere utilizzato anche per informare la segmentazione delle strutture MTL per i pazienti (ad esempio, pazienti con atrofia), se i principali punti di riferimento anatomici sono relativamente conservati. Tracing soggetto clinicadati s &#39;può richiedere tempo e impegno supplementare, a seconda della gravità della atrofia e / o cambiamenti anatomici. E &#39;importante considerare la distinzione tra circonvoluzioni e cortecce al momento di definire il ROI. Anatomicamente, giro qui si riferisce sia materia bianca e materia grigia, mentre la corteccia si riferisce alla materia grigia solo. A seconda dell&#39;uso previsto del ROI, segmentazioni potrebbero includere sostanza bianca o escluderlo. Si consiglia il tracciato da eseguire in sequenza, sottostruttura da sottostruttura, un emisfero per volta. Alcuni pacchetti software 34 permettono di tracciare i confini delineati su una fetta per essere incollato su fette successive, una funzione che accelera il processo. E &#39;sempre consigliabile fare riferimento all&#39;emisfero opporsi, se necessario, al fine di verificare la coerenza tra le due parti (ad esempio, per individuare punti di repere anatomici). In alternativa, tracciamento parallelo delle stesse strutture all&#39;interno del due emisferos può anche essere eseguita. Indipendentemente dal fatto che il tracciato è sequenziale o parallelo, una volta che il processo è completo, i rivelatori devono ricontrollare il risultato finale e apportare le modifiche necessarie, facendo riferimento entrambi gli emisferi e viste multiple aereo. Seconda dell&#39;esperienza del tracciante e la risoluzione dei dati di imaging, segmentazione manuale del MTL per dati soggetti sani può richiedere 8-10 ore o più, nel caso di un tracciante novizio, per 3-4 ore, in caso di un esperto. <img alt="Figura 1" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50991/50991fig1highres.jpg" width="400" /> Panoramica Figura 1. Un 3D del MTL, tracciata utilizzando il presente protocollo. Strutture mostrato qui il AMY (rosso), l&#39;HC (blu), la Repubblica popolare cinese (giallo), il CER (rosa), ed il PHC (verde) .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="836">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ITK-SNAP</td>
			<td>ITK-SNAP Team at University of Pennsylvania and University of Utah</td>
			<td>ITK-SNAP v2.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FSL</td>
			<td>Functional Magnetic Resonance Imaging of the Brain (FMRIB) Analysis Group</td>
			<td>FSL v4.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">3T Siemens Trio MR Scanner</td>
			<td>Siemens</td>
			<td>3T Trio</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a comprehensive protocol for manual segmentation of the medial temporal lobe structures

Il presente documento descrive un protocollo completo per il tracciamento manuale del set di regioni cerebrali comprendente il lobo temporale mediale (MTL): amigdala, ippocampo, e le regioni parahippocampal associati (peririnale, entorinale, e parahippocampal corretta). A differenza di molti altri protocolli di tracciamento disponibili, di solito concentrandosi su alcune aree MTL (ad esempio, amigdala e / o ippocampo), la prospettiva di integrazione adottato dai presenti orientamenti tracciamento permette per una chiara localizzazione di tutte le sottoregioni MTL. Integrando le informazioni da una varietà di fonti, inclusi i protocolli di tracciabilità esistenti rivolti separatamente varie strutture MTL, rapporti istologici, e atlanti cerebrali, e con il complemento di materiali visivi illustrativo, l&#39;attuale protocollo fornisce una guida precisa, intuitiva e conveniente per la comprensione del MTL anatomia. La necessità di tali linee guida il tracciamentoè sottolineata anche illustrando le possibili differenze tra i protocolli automatici e manuali di segmentazione. Questa conoscenza può essere applicato verso la ricerca che coinvolge non solo le indagini di risonanza magnetica strutturale, ma anche colocalization e il segnale fMRI estrazione strutturale-funzionale da ROI anatomicamente definiti, in gruppi sani e clinici simili.

Illustrazione delle possibili differenze tra Segmentazione manuale e automatico Un modello 3D della segmentazione manuale per l&#39;AMY, HC, PRC, ERC, e PHC è mostrato in Figura 1, e una sezione sagittale della segmentazione è mostrato in Figura 2. Allo scopo di illustrare estreme differenze possibili tra manuale e automatico tracciati, fette di AMY da un soggetto rappresentativo di errata segmentazione automatica sono stati giustapposti c...

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A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures

The present work provides a comprehensive set of guidelines for manually tracing the medial temporal lobe (MTL) structures. This protocol can be applied to research involving structural and/or combined structural-functional magnetic resonance imaging (MRI) investigations of the MTL, in both healthy and clinical groups.

Un protocollo completo per Segmentazione manuale delle Strutture mediale del lobo temporale

The present paper describes a comprehensive protocol for manual tracing of the set of brain regions comprising the medial temporal lobe (MTL): amygdala, ...

a-comprehensive-protocol-for-manual-segmentation-medial-temporal-lobe

Research

JoVE Journal

Neuroscience

20.1K Views.  University of Illinois Urbana-Champaign. The present work provides a comprehensive set of guidelines for manually tracing the medial temporal lobe (MTL) structures. This protocol can be applied to research involving structural and/or combined structural-functional magnetic resonance imaging (MRI) investigations of the MTL, in both healthy and clinical groups.

Video: A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic fields. These rapidly alternating fields induce electrical currents within localized, targeted regions of the cortex which are associated with various physiological and functional brain changes.1,2,3
In 2007, O'Reardon et al., utilizing the NeuroStar device, published the results of an industry-sponsored, multisite, randomized, sham-stimulation controlled clinical trial in which 301 patients with major depression, who had previously failed to respond to at least one adequate antidepressant treatment trial, underwent either active or sham TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The patients, who were medication-free at the time of the study, received TMS five times per week over 4-6 weeks.4
The results demonstrated that a sub-population of patients (those who were relatively less resistant to medication, having failed not more than two good pharmacologic trials) showed a statistically significant improvement on the Montgomery-Asberg Depression Scale (MADRS), the Hamilton Depression Rating Scale (HAMD), and various other outcome measures. In October 2008, supported by these and other similar results5,6,7, Neuronetics obtained the first and only Food and Drug Administration (FDA) approval for the clinical treatment of a specific form of medication-refractory depression using a TMS Therapy device (FDA approval K061053).
In this paper, we will explore the specified FDA approved NeuroStar depression treatment protocol (to be administered only under prescription and by a licensed medical profession in either an in- or outpatient setting).

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the FDA approved depression treatment protocol using the Neuronetics NeuroStar TMS device.

Il dispositivo TMS NeuroStar: Condurre la FDA ha approvato protocollo per il trattamento della depressione

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Ricerca

Neuroscienze

Calcium Imaging of Odor-evoked Responses in the Drosophila Antennal Lobe

The antennal lobe is the primary olfactory center in the insect brain and represents the anatomical and functional equivalent of the vertebrate olfactory bulb1-5. Olfactory information in the external world is transmitted to the antennal lobe by olfactory sensory neurons (OSNs), which segregate to distinct regions of neuropil called glomeruli according to the specific olfactory receptor they express. Here, OSN axons synapse with both local interneurons (LNs), whose processes can innervate many different glomeruli, and projection neurons (PNs), which convey olfactory information to higher olfactory brain regions.
Optical imaging of the activity of OSNs, LNs and PNs in the antennal lobe - traditionally using synthetic calcium indicators (e.g. calcium green, FURA-2) or voltage-sensitive dyes (e.g. RH414) - has long been an important technique to understand how olfactory stimuli are represented as spatial and temporal patterns of glomerular activity in many species of insects6-10. Development of genetically-encoded neural activity reporters, such as the fluorescent calcium indicators G-CaMP11,12 and Cameleon13, the bioluminescent calcium indicator GFP-aequorin14,15, or a reporter of synaptic transmission, synapto-pHluorin16 has made the olfactory system of the fruitfly, Drosophila melanogaster, particularly accessible to neurophysiological imaging, complementing its comprehensively-described molecular, electrophysiological and neuroanatomical properties2,4,17. These reporters can be selectively expressed via binary transcriptional control systems (e.g. GAL4/UAS18, LexA/LexAop19,20, Q system21) in defined populations of neurons within the olfactory circuitry to dissect with high spatial and temporal resolution how odor-evoked neural activity is represented, modulated and transformed22-24.
Here we describe the preparation and analysis methods to measure odor-evoked responses in the Drosophila antennal lobe using G-CaMP25-27. The animal preparation is minimally invasive and can be adapted to imaging using wide-field fluorescence, confocal and two-photon microscopes.

Calcium Imaging of Odor-evoked Responses in the Drosophila Antennal Lobe

We describe an established technique to measure and analyze odor-evoked calcium responses in the antennal lobe of living Drosophila melanogaster.

Imaging di calcio di cattivi odori evocati risposte nel Drosophila Lobe antenne

The antennal lobe is the primary olfactory center in the insect brain and represents the anatomical and functional equivalent of the vertebrate olfactory ...

Preparation of Parasagittal Slices for the Investigation of Dorsal-ventral Organization of the Rodent Medial Entorhinal Cortex

Computation in the brain relies on neurons responding appropriately to their synaptic inputs. Neurons differ in their complement and distribution of membrane ion channels that determine how they respond to synaptic inputs. However, the relationship between these cellular properties and neuronal function in behaving animals is not well understood. One approach to this problem is to investigate topographically organized neural circuits in which the position of individual neurons maps onto information they encode or computations they carry out1. Experiments using this approach suggest principles for tuning of synaptic responses underlying information encoding in sensory and cognitive circuits2,3.
The topographical organization of spatial representations along the dorsal-ventral axis of the medial entorhinal cortex (MEC) provides an opportunity to establish relationships between cellular mechanisms and computations important for spatial cognition. Neurons in layer II of the rodent MEC encode location using grid-like firing fields4-6. For neurons found at dorsal positions in the MEC the distance between the individual firing fields that form a grid is on the order of 30 cm, whereas for neurons at progressively more ventral positions this distance increases to greater than 1 m. Several studies have revealed cellular properties of neurons in layer II of the MEC that, like the spacing between grid firing fields, also differ according to their dorsal-ventral position, suggesting that these cellular properties are important for spatial computation2,7-10.
Here we describe procedures for preparation and electrophysiological recording from brain slices that maintain the dorsal-ventral extent of the MEC enabling investigation of the topographical organization of biophysical and anatomical properties of MEC neurons. The dorsal-ventral position of identified neurons relative to anatomical landmarks is difficult to establish accurately with protocols that use horizontal slices of MEC7,8,11,12, as it is difficult to establish reference points for the exact dorsal-ventral location of the slice. The procedures we describe enable accurate and consistent measurement of location of recorded cells along the dorsal-ventral axis of the MEC as well as visualization of molecular gradients2,10. The procedures have been developed for use with adult mice (&gt; 28 days) and have been successfully employed with mice up to 1.5 years old. With adjustments they could be used with younger mice or other rodent species. A standardized system of preparation and measurement will aid systematic investigation of the cellular and microcircuit properties of this area.

We describe procedures for preparation and electrophysiological recording from brain slices that maintain the dorsal-ventral axis of the medial entorhinal cortex (MEC). Because neural encoding of location follows a dorsal-ventral organization within the MEC, these procedures facilitate investigation of cellular mechanisms important for navigation and memory.

Preparazione di sezioni parasagittali delle inchieste sui dorso-ventrale organizzazione della corteccia entorinale Rodent mediale

Computation in the brain relies on neurons responding appropriately to their synaptic inputs. Neurons differ in their complement and distribution of ...

Manual Drainage of the Zebrafish Embryonic Brain Ventricles

Cerebrospinal fluid (CSF) is a protein rich fluid contained within the brain ventricles. It is present during early vertebrate embryonic development and persists throughout life. Adult CSF is thought to cushion the brain, remove waste, and carry secreted molecules1,2. In the adult and older embryo, the majority of CSF is made by the choroid plexus, a series of highly vascularized secretory regions located adjacent to the brain ventricles3-5. In zebrafish, the choroid plexus is fully formed at 144 hours post fertilization (hpf)6. Prior to this, in both zebrafish and other vertebrate embryos including mouse, a significant amount of embryonic CSF (eCSF) is present . These data and studies in chick suggest that the neuroepithelium is secretory early in development and may be the major source of eCSF prior to choroid plexus development7.
eCSF contains about three times more protein than adult CSF, suggesting that it may have an important role during development8,9. Studies in chick and mouse demonstrate that secreted factors in the eCSF, fluid pressure, or a combination of these, are important for neurogenesis, gene expression, cell proliferation, and cell survival in the neuroepithelium10-20. Proteomic analyses of human, rat, mouse, and chick eCSF have identified many proteins that may be necessary for CSF function. These include extracellular matrix components, apolipoproteins, osmotic pressure regulating proteins, and proteins involved in cell death and proliferation21-24. However, the complex functions of the eCSF are largely unknown.
We have developed a method for removing eCSF from zebrafish brain ventricles, thus allowing for identification of eCSF components and for analysis of the eCSF requirement during development. Although more eCSF can be collected from other vertebrate systems with larger embryos, eCSF can be collected from the earliest stages of zebrafish development, and under genetic or environmental conditions that lead to abnormal brain ventricle volume or morphology. Removal and collection of eCSF allows for mass spectrometric analysis, investigation of eCSF function, and reintroduction of select factors into the ventricles to assay their function. Thus the accessibility of the early zebrafish embryo allows for detailed analysis of eCSF function during development.

We present a method to collect cerebrospinal fluid (CSF) and to create a system which lacks CSF within the embryonic zebrafish brain ventricular system. This allows for further examination of CSF composition and its requirement during embryonic brain development.

Drenaggio manuale dei ventricoli cerebrali embrionali zebrafish

Cerebrospinal fluid  (CSF) is a protein rich fluid contained within the brain ventricles. It is  present during early vertebrate embryonic development and ...

Identification of Olfactory Volatiles using Gas Chromatography-Multi-unit Recordings (GCMR) in the Insect Antennal Lobe

All organisms inhabit a world full of sensory stimuli that determine their behavioral and physiological response to their environment. Olfaction is especially important in insects, which use their olfactory systems to respond to, and discriminate amongst, complex odor stimuli. These odors elicit behaviors that mediate processes such as reproduction and habitat selection1-3. Additionally, chemical sensing by insects mediates behaviors that are highly significant for agriculture and human health, including pollination4-6, herbivory of food crops7, and transmission of disease8,9. Identification of olfactory signals and their role in insect behavior is thus important for understanding both ecological processes and human food resources and well-being.
	To date, the identification of volatiles that drive insect behavior has been difficult and often tedious. Current techniques include gas chromatography-coupled electroantennogram recording (GC-EAG), and gas chromatography-coupled single sensillum recordings (GC-SSR)10-12. These techniques proved to be vital in the identification of bioactive compounds. We have developed a method that uses gas chromatography coupled to multi-channel electrophysiological recordings (termed 'GCMR') from neurons in the antennal lobe (AL; the insect's primary olfactory center)13,14. This state-of-the-art technique allows us to probe how odor information is represented in the insect brain. Moreover, because neural responses to odors at this level of olfactory processing are highly sensitive owing to the degree of convergence of the antenna's receptor neurons into AL neurons, AL recordings will allow the detection of active constituents of natural odors efficiently and with high sensitivity. Here we describe GCMR and give an example of its use.
	Several general steps are involved in the detection of bioactive volatiles and insect response. Volatiles first need to be collected from sources of interest (in this example we use flowers from the genus Mimulus (Phyrmaceae)) and characterized as needed using standard GC-MS techniques14-16. Insects are prepared for study using minimal dissection, after which a recording electrode is inserted into the antennal lobe and multi-channel neural recording begins. Post-processing of the neural data then reveals which particular odorants cause significant neural responses by the insect nervous system.
	Although the example we present here is specific to pollination studies, GCMR can be expanded to a wide range of study organisms and volatile sources. For instance, this method can be used in the identification of odorants attracting or repelling vector insects and crop pests. Moreover, GCMR can also be used to identify attractants for beneficial insects, such as pollinators. The technique may be expanded to non-insect subjects as well.

Identification of Olfactory Volatiles using Gas Chromatography-Multi-unit Recordings GCMR in the Insect Antennal Lobe

Olfactory cues mediate many different behaviors in insects, and are often complex mixtures comprised of tens to hundreds of volatile compounds. Using gas chromatography with multi-channel recording in the insect antennal lobe, we describe a method for the identification of bioactive compounds.

Identificazione dei volatili olfattive utilizzando la gas cromatografia-Multi-unit Recordings (GCMR) nel lobo antennale Insetto

All  organisms inhabit a world full of sensory stimuli that determine their  behavioral and physiological response to their environment. Olfaction is ...

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has been heavily studied. While many imaging studies treat the hippocampus as a single unitary neuroanatomical structure, it is, in fact, composed of several subfields that have a complex three-dimensional geometry. As such, it is known that these subfields perform specialized functions and are differentially affected through the course of different disease states. Magnetic resonance (MR) imaging can be used as a powerful tool to interrogate the morphology of the hippocampus and its subfields. Many groups use advanced imaging software and hardware (&#62;3T) to image the subfields; however this type of technology may not be readily available in most research and clinical imaging centers. To address this need, this manuscript provides a detailed step-by-step protocol for segmenting the full anterior-posterior length of the hippocampus and its subfields: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus (DG), strata radiatum/lacunosum/moleculare (SR/SL/SM), and subiculum. This protocol has been applied to five subjects (3F, 2M; age 29-57, avg. 37). Protocol reliability is assessed by resegmenting either the right or left hippocampus of each subject and computing the overlap using the Dice&#39;s kappa metric. Mean Dice&#39;s kappa (range) across the five subjects are: whole hippocampus, 0.91 (0.90-0.92); CA1, 0.78 (0.77-0.79); CA2/CA3, 0.64 (0.56-0.73); CA4/dentate gyrus, 0.83 (0.81-0.85); strata radiatum/lacunosum/moleculare, 0.71 (0.68-0.73); and subiculum 0.75 (0.72-0.78). The segmentation protocol presented here provides other laboratories with a reliable method to study the hippocampus and hippocampal subfields in vivo using commonly available MR tools.

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The goal of this manuscript is to study the hippocampus and hippocampal subfields using MRI. The manuscript describes a protocol for segmenting the hippocampus and five hippocampal substructures: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus, strata radiatum/lacunosum/moleculare, and subiculum.

Alta risoluzione<em&gt; In Vivo</em&gt; Manuale Protocollo Segmentazione for Human ippocampale Sottocampi Utilizzando 3T Risonanza Magnetica

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has ...

A Simple One-step Dissection Protocol for Whole-mount Preparation of Adult Drosophila Brains

There is an increasing interest in using Drosophila to model human brain degenerative diseases, map neuronal circuitries in adult brains, and study the molecular and cellular basis of higher brain functions. A whole-mount preparation of adult brains with well-preserved morphology is critical for such whole brain-based studies, but can be technically challenging and time-consuming. This protocol describes an easy-to-learn, one-step dissection approach of an adult fly head in less than 10 s, while keeping the intact brain attached to the rest of the body to facilitate subsequent processing steps. The procedure helps remove most of the eye and tracheal tissues normally associated with the brain that can interfere with the later imaging step, and also places less demand on the quality of the dissecting forceps. Additionally, we describe a simple method that allows convenient flipping of the mounted brain samples on a coverslip, which is important for imaging both sides of the brains with similar signal intensity and quality. As an example of the protocol, we present an analysis of dopaminergic (DA) neurons in adult brains of WT (w1118) flies. The high efficacy of the dissection method makes it particularly useful for large-scale adult brain-based studies in Drosophila.

A Simple One-step Dissection Protocol for Whole-mount Preparation of Adult Drosophila Brains

The adult Drosophila brain is a valuable system for studying neuronal circuitry, higher brain functions, and complex disorders. An efficient method to dissect whole brain tissue from the small fly head will facilitate brain-based studies. Here we describe a simple, one-step dissection protocol of adult brains with well-preserved morphology.

Un semplice passo-dissezione Protocollo per tutto il montaggio Preparazione per adulti<em&gt; Drosophila</em&gt; Brains

There is an increasing interest in using Drosophila to model human brain degenerative diseases, map neuronal circuitries in adult brains, and study the ...

Exposure of the Pig CNS for Histological Analysis: A Manual for Decapitation, Skull Opening, and Brain Removal

Pigs have become increasingly popular in large-animal translational neuroscience research as an economically and ethically feasible substitute to non-human primates. The large brain size of the pig allows the use of conventional clinical brain imagers and the direct use and testing of neurosurgical procedures and equipment from the human clinic. Further macroscopic and histological analysis, however, requires postmortem exposure of the pig central nervous system (CNS) and subsequent brain removal. This is not an easy task, as the pig CNS is encapsulated by a thick, bony skull and spinal column. The goal of this paper and instructional video is to describe how to expose and remove the postmortem pig brain and the pituitary gland in an intact state, suitable for subsequent macroscopic and histological analysis.

The goal of this paper and instructional video is to describe how to expose and remove the postmortem pig brain and pituitary gland in an intact state, suitable for subsequent macroscopic and histological analysis.

L&#39;esposizione del Maiale CNS per l&#39;analisi istologica: Un manuale per la decapitazione, Teschio di apertura, e Cervello di rimozione

Pigs have become increasingly popular in large-animal translational neuroscience research as an economically and ethically feasible substitute to ...

The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents

Temporal processing deficits have been implicated as a potential elemental dimension of higher-level cognitive processes, commonly observed in neurocognitive disorders. Despite the popularization of prepulse inhibition (PPI) in recent years, many current protocols promote using a percent of control measure, thereby precluding the assessment of temporal processing. The present study used cross-modal PPI and gap prepulse inhibition (gap-PPI) to demonstrate the benefits of employing a range of interstimulus intervals (ISIs) to delineate effects of sensory modality, psychostimulant exposure, and age. Assessment of sensory modality, psychostimulant exposure, and age reveals the utility of an approach varying the interstimulus interval (ISI) to establish the shape of the ISI function, including increases (sharper curve inflections) or decreases (flattening of the response amplitude curve) in startle amplitude. Additionally, shifts in peak response inhibition, suggestive of a differential sensitivity to the manipulation of ISI, are often revealed. Thus, the systematic manipulation of ISI affords a critical opportunity to evaluate temporal processing, which may reveal the underlying neural mechanisms involved in neurocognitive disorders.

Temporal processing, a preattentive process, may underlie deficits in higher-level cognitive processes, including attention, commonly observed in neurocognitive disorders. Using prepulse inhibition as an exemplar paradigm, we present a protocol for manipulating interstimulus interval (ISI) to establish the shape of the ISI function to provide an assessment of temporal processing.

Il potere di Interstimulus intervallo per la valutazione di elaborazione temporale in roditori

Temporal processing deficits have been implicated as a potential elemental dimension of higher-level cognitive processes, commonly observed in ...

Stochastic Noise Application for the Assessment of Medial Vestibular Nucleus Neuron Sensitivity In Vitro

Galvanic vestibular stimulation (GVS) has been shown to improve balance measures in individuals with balance or vestibular impairments. This is proposed to be due to the stochastic resonance (SR) phenomenon, which is defined as application of a low-level/subthreshold stimulus to a non-linear system to increase detection of weaker signals. However, it is still unknown how SR exhibits its positive effects on human balance. This is one of the first demonstrations of the effects of sinusoidal and stochastic noise on individual neurons. Using whole-cell patch clamp electrophysiology, sinusoidal and stochastic noise can be applied directly to individual neurons in the medial vestibular nucleus (MVN) of C57BL/6 mice. Here we demonstrate how to determine the threshold of MVN neurons in order to ensure the sinusoidal and stochastic stimuli are subthreshold and from this, determine the effects that each type of noise has on MVN neuronal gain. We show that subthreshold sinusoidal and stochastic noise can modulate the sensitivity of individual neurons in the MVN without affecting basal firing rates.

Galvanic vestibular stimulation in humans exhibits improvements in vestibular function. However, it is unknown how these effects occur. Here, we describe how to apply sinusoidal and stochastic electrical noise and evaluate appropriate stimulus amplitudes in individual medial vestibular nucleus neurons in the C57BL/6 mouse.

Applicazione di rumore stocastico per la valutazione della sensibilità mediale del neurone del nucleo in vitro

Galvanic vestibular stimulation (GVS) has been shown to improve balance measures in individuals with balance or vestibular impairments. This is proposed ...