Gli autori desiderano inoltre esprimere grazie a Kris Burner, Stephen McKinney, Laura Tobin, Jenny Gilbreath, Ashley Olley, Megan Hoffer, e Megan Hyde per il loro lavoro di messa a punto questo test.

1. Di singoli Mosche per Locomotion Assay <ol><li> Trasferimento vola toccando delicatamente in singoli flaconi vuoti e tappare le fiale con un tampone di cotone. Consentire mosche di sedersi indisturbati 20-30 minuti prima osservazione. È importante non anestetizzare linea entro le ore prima osservazione del comportamento come studi precedenti hanno trovato esposizione anestesia può alterare il comportamento rispetto alla linea non anestetizzati 14. </li><li> Battere delicatamente la mosca dal flaconcino e posizionare singoli mosche sotto un coperchio piatto di Petri diametro 5 centimetri (altezza 5 mm) con piccole feritoie per consentire il passaggio dell&#39;aria. Illuminate da sotto e osservare in linea utilizzando una webcam montata sopra la piastra di Petri. </li></ol> 2. Di singoli Mosche per il sequestro Assay <ol><li> Concime due giorni vecchi mosche sensibili sequestro sia i media lievito / farina di mais / agar standard o supporti standard, miscelati direttamente con la droga. Per i dati qui presentati, le mosche sono stati alimentati sia 1 gof supporti standard o 1 g di supporti standard, mescolato con 25 mg di metformina. </li><li> Dopo le mosche hanno alimentato per due giorni sul supporto o, più droga, trasferirli picchiettando leggermente in singoli flaconi vuoti e tappare le fiale con un tampone di cotone. Lasciare le mosche a sedere indisturbato per 20 minuti prima osservazione. È importante non anestetizzare linea entro le ore prima osservazione del comportamento come studi precedenti hanno trovato esposizione anestesia può alterare il comportamento rispetto alla linea non anestetizzati 14. </li><li> Vortex fiale individuali contenenti una mosca su un vortex laboratorio utilizzando il valore massimo per 10 sec. Posizionare la mosca immobilizzato su un foglio bianco di carta bianco direttamente sotto una webcam montato sopra la carta. </li></ol> 3. Video Recording <ol><li> Registrare il movimento o SLA utilizzando il programma software HandyAvi <a href="http://www.azcendant.com/download.htm">http://www.azcendant.com/download.htm</a> . Questo programma utilizza la webcamcatturare le immagini basate sulle impostazioni utente. </li><li> Selezionare l&#39;opzione di immagini Time-Lapse nella scheda Capture, Quando si apre la finestra, selezionare la webcam come dispositivo di acquisizione. Per la maggior parte degli esperimenti la dimensione del frame video 640 x 480 è sufficiente. </li><li> Selezionare Intel IYUV codec per la compressione e scegli 0,1 sec / cornice per il saggio sequestro o scegliere 0,1-0,5 sec / cornice per l&#39;analisi del movimento. Sotto la scheda Avanzate, selezionare creare un file immagine. Bmp per ogni cattura e selezionare una cartella per il programma per memorizzare le immagini che ci vuole (la pila di immagini). </li><li> Posizionare una mosca morta sul foglio di carta. Fare clic sulla casella Impostazioni video e regolare le impostazioni nella scheda Impostazioni periferica in modo che ci sia uno sfondo bianco brillante e un chiaro contrasto con la mosca più scura. </li><li> Fare clic sul pulsante Start per avviare la registrazione. Una volta che il periodo di registrazione è terminata, fare clic sul pulsante di arresto. Lo stack immagine dovrebbe essere nella cartella selezionata. Nota: Prima della registrazione, verificare che il folder selezionato per la pila di immagini è vuota. </li></ol> 4. Analisi dei dati utilizzando ImageJ <ol><li> Immagine software di elaborazione ImageJ Open NIH, che può essere scaricato a <a href="http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html">http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html</a> . Nota: Oltre al download del programma, il plug-in Multitracker deve essere scaricato e installato come indicato al <a href="http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/index.html">http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/index.html</a> . </li><li> Importare la serie di immagini in ImageJ facendo clic sulla scheda File e quindi selezionare Importa → sequenza di immagine. <ol><li> Selezionare la cartella che contiene la pila di immagini, evidenziare una delle immagini e selezionare Apri. Una finestra di dialogo Sequence Options si aprirà. Fare clic sui nomi ordine numerico e poi selezionare OK e lo stack immagine verrà caricata in ImageJ. </li></ol></li><li> Soglia tutte le immagini in modo che ciascuno costituito da uno sfondo bianco con la mosca essereconvertito in un punto nero. Per iniziare questo processo, convertire l&#39;immagine in un formato a 8 bit selezionando Tipo → 8 bit nella scheda Immagine. <ol><li> Fare clic sulla scheda Immagine nuovo e selezionare Regola → Soglia. Si aprirà la finestra di dialogo Soglia in cui la soglia tagliato punto può essere regolato. </li><li> Scansione attraverso le immagini per vedere se ci sono punti neri in più o se una fetta manca un punto nero. Se questo è il caso, regolare la soglia per alleviare il problema. Di solito la soglia non deve essere regolata come le impostazioni predefinite del programma per un valore adeguato. Nota: Ogni diapositiva della catasta deve avere solo un puntino nero che rappresenta la posizione della mosca. </li><li> Selezionare Applica nella finestra di dialogo Soglia e Converti in maschera finestra di dialogo si aprirà. Non fare clic su una delle opzioni, ma è sufficiente fare clic su OK per soglia serie di immagini. </li></ol></li><li> Dopo sogliatura la pila di immagini, selezionare la Multitracker plug-in sotto la linguetta Plugins permisurare il movimento della mosca in pixel. Viene visualizzata la finestra di dialogo Tracker oggetto. <ol><li> Fare clic su tutte le quattro opzioni fornite nella finestra di dialogo e quindi selezionare OK. Il plug-in Multitracker sarà quindi fissare le coordinate per il punto nero in ogni fetta ed elencare questi nella finestra dei risultati, nonché la lunghezza del percorso totale in pixel. La finestra Percorsi fornisce una visualizzazione grafica del percorso fly ha preso. </li><li> Copiare il x e y-coordinata list dalla finestra Risultati e incollare i dati in un foglio Excel. Se qualsiasi diapositiva della pila non ha un punto nero, il programma Multitracker arresterà a tale diapositiva. In questo caso, è necessario tornare al passo 4.2 e ri-soglia stack per garantire che i registri volare come un punto nero nella diapositiva in questione. </li></ol></li><li> Per convertire il tracciato lunghezze da pixel a cm, prendere un&#39;immagine separata di due punti a distanza di un cm separatamente su un pezzo di carta bianca. <ol><li> Seguire le indicazioni soprapassi (3.1-4.4.2), per determinare le coordinate x, y del pixel per i due punti e utilizzare queste informazioni per determinare il numero di pixel corrispondenti a un cm. Questo fattore di conversione viene utilizzata nel passaggio cinque per generare dati di movimento in cm. Nota: Una volta fatto questo, è importante mantenere la telecamera fissa per tutte le registrazioni future. Ogni volta che la fotocamera viene spostata o regolata, si ha la necessità di ripetere questo passo per convertire i pixel per cm. </li><li> La lunghezza del percorso che viene generato dal plug-in Multitracker sopravvaluta movimento perché lievi fluttuazioni nella posizione del corpo e intensità luminosa / riflessione influenzeranno le dimensioni e il centro del punto nero che viene generato quando sogliatura le immagini. Questo rumore deve essere rimosso al fine di ottenere una stima accurata del movimento mosca. </li></ol></li></ol> 5. Analisi dei dati con Excel <ol><li> Rimuovere il rumore dai dati registrati importando la serie di coordinate x, y generato dal pr MultitrackerOgram in Analisi Fly, un programma Visual Basic di Excel creato dagli autori. (Il programma è disponibile contattando gli autori.) </li><li> Fare clic sul Click Me pulsante e selezionare un valore di soglia di cut-off. Selezionare un valore di soglia di 0,5 cm / sec per l&#39;analisi SLA o selezionare un valore compreso tra 0,1-0,3 cm / s per l&#39;analisi del movimento. Fare clic su OK e il programma calcolerà la velocità, il tempo e la distanza di movimento. Nota: Il programma utilizza un&#39;analisi finestra scorrevole per valutare i dati sequenziali 0,5-1,0 sec bidoni e calcola la velocità durante quella finestra. Tutto ciò al di sopra del valore soglia definito dall&#39;utente viene trattato come movimento mosca. </li></ol>

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	<li>Stone, B., Evans, L., Coleman, J., Kuebler, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+and+pharmacological+manipulations+that+alter+metabolism+suppress+seizure-like+activity+in.">Genetic and pharmacological manipulations that alter metabolism suppress seizure-like activity in.</a> 1496, 94-103 (2013).</li><li>Benzer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+mutants+of+Drosophila+isolated+by+countercurrent+distribution.">Behavioral mutants of Drosophila isolated by countercurrent distribution.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 58, 1112-1119 (1967).</li><li>Slawson, J. B., Kim, E. Z., Griffith, L. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mediators+of+a+long-term+movement+abnormality+in+a+Drosophila+melanogaster+model+of+classic+galactosemia.">Mediators of a long-term movement abnormality in a Drosophila melanogaster model of classic galactosemia.</a> Dis. Model Mech. 5, 796-803 (2012).</li><li>Seiger, M. B., Kink, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+anesthesia+on+the+photoresponses+of+four+sympatric+species+of+Drosophila.">The effect of anesthesia on the photoresponses of four sympatric species of Drosophila.</a> Behav. Genet. 23, 99-104 (1993).</li><li>Pavlidis, P., Ramaswami, M., Tanouye, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Drosophila+easily+shocked+gene:+a+mutation+in+a+phospholipid+synthetic+pathway+causes+seizure,+neuronal+failure,+and+paralysis.">The Drosophila easily shocked gene: a mutation in a phospholipid synthetic pathway causes seizure, neuronal failure, and paralysis.</a> Cell. 79, 2333 (1994).</li><li>Royden, C. S., Pirrotta, V., Jan, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+tko+locus,+site+of+a+behavioral+mutation+in+D.+melanogaster,+codes+for+a+protein+homologous+to+prokaryotic+ribosomal+protein+S12.">The tko locus, site of a behavioral mutation in D. melanogaster, codes for a protein homologous to prokaryotic ribosomal protein S12.</a> Cell. 51, 165-173 (1987).</li><li>Parker, L., Padilla, M., Du, Y., Dong, K., Tanouye, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+as+a+model+for+epilepsy:+bss+is+a+gain-of-function+mutation+in+the+para+sodium+channel+gene+that+leads+to+seizures.">Drosophila as a model for epilepsy: bss is a gain-of-function mutation in the para sodium channel gene that leads to seizures.</a> Genetics. , 187-534 (2011).</li><li>Hardie, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+AMP-activated+protein+kinase+in+the+metabolic+syndrome+and+in+heart+disease.">Role of AMP-activated protein kinase in the metabolic syndrome and in heart disease.</a> FEBS Lett. 582, 81-89 (2008).</li><li>Fulgencio, J. P., Kohl, C., Girard, J., Pegorier, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+metformin+on+fatty+acid+and+glucose+metabolism+in+freshly+isolated+hepatocytes+and+on+specific+gene+expression+in+cultured+hepatocytes.">Effect of metformin on fatty acid and glucose metabolism in freshly isolated hepatocytes and on specific gene expression in cultured hepatocytes.</a> Biochem. Pharma. 62, 439-446 (2001).</li></ol>

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Nell&#39;esame locomotore o schemi di movimento in Drosophila, è utile essere in grado di estrarre informazioni riguardanti la distanza percorsa, la velocità di movimento e il percorso di taglio. Per estrarre queste informazioni, costose attrezzature è stato tradizionalmente impiegato che spesso proibitivo per i laboratori più piccoli o laboratori che intendono utilizzare tali dosaggi parsimonia 4,8,9. Il test qui descritto può essere usato per determinare la distanz...

Data la sua breve durata e gli strumenti genetici robusti disponibili, Drosophila melanogaster è un ottimo sistema modello per studiare l&#39;eziologia di varie malattie e la fisiologia alla base dei vari processi biologici. In molti casi, è vantaggioso misurare gli effetti che le manipolazioni comportamentali, genetici o farmacologici hanno sulla locomozione in questi organismi modello 1,2. Ci sono una varietà di metodi che sono comunemente usati per misurare il movimento mosca in due dimensioni 3-7. Questi sistemi possono supportare il tracciamento di più mosche contemporaneamente e in grado di misurare velocità, record di lunghezza di percorso e registrare la percentuale di tempo una mosca ha trascorso in movimento. Essi sono stati utilizzati per studiare il movimento in una varietà di contesti inclusi gli effetti dei farmaci sulla locomozione e la natura dimorfismo sessuale della mosca movimento 6-9. Il principale svantaggio di questi sistemi è il costo dei sistemi di rilevamentotem o il relativo software e la fotocamera. In alcuni casi, questo può essere eseguito in migliaia di dollari. Il costo è una preoccupazione particolare per un laboratorio che avrebbe bisogno solo di un uso limitato di tale sistema, per esempio, quantificare i modelli locomotiva di un mutante di recente isolato. Un metodo più semplice ma meno robusto è quello di utilizzare sistemi che registrare il movimento in base a quante volte una mosca attraversa un percorso fascio di luce infrarossa che viene inserito nel mezzo di un tubo chiuso 10,11. Mentre tali sistemi possono dare informazioni preziose su cicli di movimento e di sonno-veglia, possono sopra o sotto il movimento stima perché non riescono a catturare il percorso effettivo della mosca. Ad esempio, le mosche che presentano un notevole movimento alle estremità del tubo registreranno a partire circolazione vola anche ulteriori metodi ad alta risoluzione sono stati utilizzati per cercare di aggirare queste limitazioni 12. Più semplice e più economico ancora sono arrampicata dispositivi che misurano geotaxis, il movimento verso l&#39;alto della linea, attraverso un unico tubo o una serie di tubi 2,13. Mentre questi sistemi sono economici e possono facilmente identificare i difetti geotassi, non riescono a catturare molti altri aspetti del movimento che sarebbero di interesse per gli investigatori. Per molti laboratori, a basso costo robusto sistema di analisi che è semplice da configurare e gestire sarebbe uno strumento vantaggioso per caratterizzare le differenze comportamentali in D. melanogaster ceppi. Qui si descrive un metodo che può essere impostato-up per meno di duecento dollari ed è in grado di dare informazioni sul percorso, la velocità e la durata del movimento della mosca. Per dimostrare l&#39;efficacia del saggio, presentiamo dati che mostrano che esso può essere utilizzato per identificare: 1) un difetto in un locomotore Bang sensibile (BS) mutante che è suscettibile di convulsioni e 2) la capacità del farmaco metformina, che è comunemente usato per trattare il diabete di tipo II, per ridurre l&#39;intensità di attività di sequestro-like (SLA) in due mutanti BS.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1117px;" width="1117">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="68">
			<td height="68" style="height:68px;width:251px;">Name of the Reagent/Equipment</td>
			<td style="width:152px;">Company</td>
			<td style="width:169px;">Catalog Number/Model</td>
			<td style="width:545px;">Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">WebCam</td>
			<td>Logitech</td>
			<td>Pro900</td>
			<td>Any quality webcam will suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HandiAVI time-lapse software</td>
			<td>Azcendant software</td>
			<td></td>
			<td>Latest version can be found at http://www.azcendant.com/</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ImageJ</td>
			<td>NIH</td>
			<td></td>
			<td>Latest version can be found at http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Multiracker Plug-In</td>
			<td>NIH</td>
			<td></td>
			<td>Latest version can be found at http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/index.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vortexer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>Vortex Genie 2</td>
			<td>Most standard size vortexers such as the Vortex Genie 2 will suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">5cm petri dish cover</td>
			<td>LabM Limited</td>
			<td>D011</td>
			<td>Smaller or larger petri dish covers can be used for an arena in movement assay.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Light box</td>
			<td colspan="2">Built from scrap material.</td>
			<td>Illumination is used for the locomotion assay. Depending on the room lighting, it is possible to perform the assay without the light box.&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a low-cost method for analyzing seizure-like activity and movement in drosophila

Sistemi di monitoraggio video sono stati ampiamente utilizzati per analizzare Drosophila melanogaster movimento e rilevare diverse anomalie nel comportamento locomotiva. Mentre questi sistemi sono in grado di fornire una serie di informazioni comportamentali, il costo e la complessità di questi sistemi possono essere proibitivo per molti laboratori. Abbiamo sviluppato un saggio a basso costo per misurare il comportamento locomotiva e il movimento sequestro in D. melanogaster. Il sistema utilizza una webcam per catturare immagini che possono essere elaborati utilizzando una combinazione di software poco costoso e libero di seguire la distanza percorsa, la velocità media di movimento e la durata del movimento durante un arco di tempo specificato. Per dimostrare l&#39;utilità di questo sistema, abbiamo esaminato un gruppo di D. melanogaster mutanti, i (BS) paralitici Bang-sensibili, che sono 3-10 volte più suscettibili di attività convulsiva-like (SLA) di tipo mosche selvatici. Usando questo nuovo sistema, siamo stati in grado di rilevare che il BS Mutant insensata botto (BSS) presenta livelli più bassi di locomozione esplorativo in un nuovo ambiente di tipo selvaggio mosche. Inoltre, il sistema è stato utilizzato per identificare il farmaco metformina, che è comunemente usato per trattare il diabete di tipo II, riduce l&#39;intensità della SLA nei mutanti BS.

La tecnica qui descritta è stata utilizzata in precedenza per analizzare differenze di SLA nei mutanti BS Drosophila 1. I risultati qui presentati riguardano i ceppi BS facilmente scioccato (EAS), Bang insensata (BSS), e ko tecnico (TKO). Il locus EAS codifica una chinasi etanolammina coinvolto nella sintesi fosfatidil etanolammina 15 e il locus tko codifica una riboprotein mitocondriale 16. La mutazione bss è un allele del (par...

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A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

Utilizzando una webcam e una combinazione di programmi di software libero e poco costosi, i modelli di locomotive in Drosophila melanogaster possono essere analizzati per rilevare le differenze nella velocità, la distanza e il tempo delle diverse attività motorie.

Un metodo a basso costo per l&#39;analisi sequestro-come attività e il movimento in<em&gt; Drosophila</em

Video tracking systems have been used widely to analyze Drosophila melanogaster movement and detect various abnormalities in locomotive behavior. While ...

a-low-cost-method-for-analyzing-seizure-like-activity-movement

Research

JoVE Journal

Neuroscience

A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

13.5K Views.  Franciscan University of Steubenville.  Utilizzando una webcam e una combinazione di programmi di software libero e poco costosi, i modelli di locomotive in Drosophila melanogaster possono essere analizzati per rilevare le differenze nella velocità, la distanza e il tempo delle diverse attività motorie. 

Video: A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

A Low Cost Setup for Behavioral Audiometry in Rodents

In auditory animal research it is crucial to have precise information about basic hearing parameters of the animal subjects that are involved in the experiments. Such parameters may be physiological response characteristics of the auditory pathway, e.g. via brainstem audiometry (BERA). But these methods allow only indirect and uncertain extrapolations about the auditory percept that corresponds to these physiological parameters. To assess the perceptual level of hearing, behavioral methods have to be used. A potential problem with the use of behavioral methods for the description of perception in animal models is the fact that most of these methods involve some kind of learning paradigm before the subjects can be behaviorally tested, e.g. animals may have to learn to press a lever in response to a sound. As these learning paradigms change perception itself 1,2 they consequently will influence any result about perception obtained with these methods and therefore have to be interpreted with caution. Exceptions are paradigms that make use of reflex responses, because here no learning paradigms have to be carried out prior to perceptual testing. One such reflex response is the acoustic startle response (ASR) that can highly reproducibly be elicited with unexpected loud sounds in na&iuml;ve animals. This ASR in turn can be influenced by preceding sounds depending on the perceptibility of this preceding stimulus: Sounds well above hearing threshold will completely inhibit the amplitude of the ASR; sounds close to threshold will only slightly inhibit the ASR. This phenomenon is called pre-pulse inhibition (PPI) 3,4, and the amount of PPI on the ASR gradually depends on the perceptibility of the pre-pulse. PPI of the ASR is therefore well suited to determine behavioral audiograms in na&iuml;ve, non-trained animals, to determine hearing impairments or even to detect possible subjective tinnitus percepts in these animals. In this paper we demonstrate the use of this method in a rodent model (cf. also ref. 5), the Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus), which is a well know model species for startle response research within the normal human hearing range (e.g. 6).

A fast and inexpensive method for the behavioral determination of hearing parameters like hearing thresholds, hearing impairments or phantom perceptions (subjective tinnitus) is described. It uses pre-pulse inhibition of the acoustic startle response and can be easily implemented in a personal computer using a programmable AD/DA-converter and a piezo sensor.

Un programma di installazione a basso costo per audiometria comportamentale nei roditori

In auditory animal research it is crucial to have precise information about basic hearing parameters of the animal subjects that are involved in the ...

Ricerca

Neuroscienze

A Human-machine-interface Integrating Low-cost Sensors with a Neuromuscular Electrical Stimulation System for Post-stroke Balance Rehabilitation

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing delivery of oxygen and nutrients. About half of the stroke survivors are left with some degree of disability. Innovative methodologies for restorative neurorehabilitation are urgently required to reduce long-term disability. The ability of the nervous system to reorganize its structure, function and connections as a response to intrinsic or extrinsic stimuli is called neuroplasticity. Neuroplasticity is involved in post-stroke functional disturbances, but also in rehabilitation. Beneficial neuroplastic changes may be facilitated with non-invasive electrotherapy, such as neuromuscular electrical stimulation (NMES) and sensory electrical stimulation (SES). NMES involves coordinated electrical stimulation of motor nerves and muscles to activate them with continuous short pulses of electrical current while SES involves stimulation of sensory nerves with electrical current resulting in sensations that vary from barely perceivable to highly unpleasant. Here, active cortical participation in rehabilitation procedures may be facilitated by driving the non-invasive electrotherapy with biosignals (electromyogram (EMG), electroencephalogram (EEG), electrooculogram (EOG)) that represent simultaneous active perception and volitional effort. To achieve this in a resource-poor setting, e.g., in low- and middle-income countries, we present a low-cost human-machine-interface (HMI) by leveraging recent advances in off-the-shelf video game sensor technology. In this paper, we discuss the open-source software interface that integrates low-cost off-the-shelf sensors for visual-auditory biofeedback with non-invasive electrotherapy to assist postural control during balance rehabilitation. We demonstrate the proof-of-concept on healthy volunteers.

A novel low-cost human-machine interface for interactive post-stroke balance rehabilitation system is presented in this article. The system integrates off-the-shelf low-cost sensors towards volitionally driven electrotherapy paradigm. The proof-of-concept software interface is demonstrated on healthy volunteers.

Un uomo-macchina-interfaccia Integrazione di sensori a basso costo con una stimolazione del sistema neuromuscolare elettrica per post-ictus Balance riabilitazione

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing ...

A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila

Traumatic brain injury (TBI) affects millions of people each year, causing impairment of physical, cognitive, and behavioral functions and death. Studies using Drosophila have contributed important breakthroughs in understanding neurological processes. Thus, with the goal of understanding the cellular and molecular basis of TBI pathologies in humans, we developed the High Impact Trauma (HIT) device to inflict closed head TBI in flies. Flies subjected to the HIT device display phenotypes consistent with human TBI such as temporary incapacitation and progressive neurodegeneration. The HIT device uses a spring-based mechanism to propel flies against the wall of a vial, causing mechanical damage to the fly brain. The device is inexpensive and easy to construct, its operation is simple and rapid, and it produces reproducible results. Consequently, the HIT device can be combined with existing experimental tools and techniques for flies to address fundamental questions about TBI that can lead to the development of diagnostics and treatments for TBI. In particular, the HIT device can be used to perform large-scale genetic screens to understand the genetic basis of TBI pathologies.

A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila

Here we describe a method to inflict closed head traumatic brain injury (TBI) in Drosophila. This method provides a gateway to investigate the cellular and molecular mechanisms that underlie TBI pathologies using the vast array of experimental tools and techniques available for flies.

Un metodo per infliggere Chiuso Testa trauma cranico in<em&gt; Drosophila</em

Traumatic brain injury (TBI) affects millions of people each year, causing impairment of physical, cognitive, and behavioral functions and death. Studies ...

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the stimulation parameters (e.g., orientation, field strength, and stimulation duration) need to be examined in mice brain slice preparations. Testing and arranging the orientation of the electrode relative to the position of the mice brain slice are feasible. The present method preserves the thalamocingulate pathway to evaluate the effect of DCS on anterior cingulate cortex seizure-like activities. The results of the multichannel array recordings indicated that cathodal DCS significantly decreased the amplitude of the stimulation-evoked responses and duration of 4-aminopyridine and bicuculline-induced seizure-like activity. This study also found that cathodal DCS applications at 15 min caused long-term depression in the thalamocingulate pathway. The present study investigates the effects of DCS on thalamocingulate synaptic plasticity and acute seizure-like activities. The current procedure can test the optimal stimulation parameters including orientation, field strength, and stimulation duration in an in vitro mouse model. Also, the method can evaluate the effects of DCS on cortical seizure-like activities at both the cellular and network levels.

Studies have shown that cathodal transcranial direct-current stimulation can produce suppressive effects on drug-resistant seizures. In this study, an in vitro experimental setup was devised in which the direct-current stimulation and multielectrode array recording of seizure-like activity were evaluated in mice brain slice preparation. The direct-current stimulation parameters were evaluated.

Stimolazione diretta correnti e multi-elettrodo Array registrazione di sequestro simile attività nei topi cervello fetta di preparazione

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network connectivity, are applicable to an expanding variety of questions in neuroscience. Performing these kinds of analyses in a rodent model requires higher electrode density than traditional screw electrodes can accomplish. While higher-density electroencephalographic montages for rodents exist, they are of limited availability to most researchers, are not robust enough for repeated experiments over an extended period of time, or are limited to use in anesthetized rodents.1-3 A proposed low-cost method for constructing a durable, high-count, transcranial electrode array, consisting of bilaterally implantable headpieces is investigated as a means to perform advanced electroencephalogram analyses in mice or rats.

Procedures for headpiece fabrication and surgical implantation necessary to produce high signal to noise, low-impedance electroencephalographic and electromyographic signals are presented. While the methodology is useful in both rats and mice, this manuscript focuses on the more challenging implementation for the smaller mouse skull. Freely moving mice are only tethered to cables via a common adapter during recording. One version of this electrode system that includes 26 electroencephalographic channels and 4 electromyographic channels is described below.

Instructions for the low-cost construction and surgical implantation of a chronic transcranial high-density electroencephalographic montage into mice are provided. Signal recording, extraction, and processing techniques are also described.

Ad alta densità elettroencefalografico Acquisizione in un modello di roditore Utilizzando risorse a basso costo e open-source

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the pathophysiological basis of these diseases, it is necessary to precisely characterize in which way the processing of information is disturbed between the different neuronal parts of the circuit. Using extracellular in vivo electrophysiological recordings, it is possible to accurately delineate neuronal activity within a neuronal network. The application of this method has several advantages over alternative techniques, e.g., functional magnetic resonance imaging and calcium imaging, as it allows a unique temporal and spatial resolution and does not rely on genetically engineered organisms. However, the use of extracellular in vivo recordings is limited since it is an invasive technique that cannot be universally applied. In this article, a simple and easy to use method is presented with which it is possible to simultaneously record extracellular potentials such as local field potentials and multiunit activity at multiple sites of a network. It is detailed how a precise targeting of subcortical nuclei can be achieved using a combination of stereotactic surgery and online analysis of multi-unit recordings. Thus, it is demonstrated, how a complete network such as the hyperdirect cortico-basal ganglia loop can be studied in anesthetized animals in vivo.

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

In this study, the methodology is presented on how to perform multi-site in vivo electrophysiological recordings from the hyperdirect pathway under urethane anesthesia.

acuto<em&gt; In Vivo</em&gt; Registrazioni elettrofisiologiche dei potenziali del campo locale e dell&#39;attività multi-unità dal percorso iperdirezionale nei ratti anestetizzati

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the cerebellum. IO has long been proposed to be crucial for motor control and its activity is currently considered to be at the center of many hypotheses of both motor and cognitive functions of the cerebellum. While its physiology and function have been relatively well studied on single-cell level in vitro, presently there are no reports on the organization of the IO network activity in living animals. This is largely due to the extremely challenging anatomical location of the IO, making it difficult to subject to conventional fluorescent imaging methods, where an optic path must be created through the entire brain located dorsally to the region of interest.
Here we describe an alternative method for obtaining state-of-the-art -level calcium imaging data from the IO network. The method takes advantage of the extreme ventral location of the IO and involves a surgical procedure for inserting a gradient-refractive index (GRIN) lens through the neck viscera to come into contact with the ventral surface of the calcium sensor GCaMP6s-expressing IO in anesthetized mice. A representative calcium imaging recording is shown to demonstrate the feasibility to record IO neuron activity after the surgery. While this is a non-survival surgery and the recordings must be conducted under anesthesia, it avoids damage to life-critical brainstem nuclei and allows conducting large variety of experiments investigating spatiotemporal activity patterns and input integration in the IO. This procedure with modifications could be used for recordings in other, adjacent regions of the ventral brainstem.

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

We present a protocol to expose the brainstem of adult mouse from the ventral side. By using a gradient-refractive index lens with a miniature microscope, calcium imaging can be used to examine the activity of inferior olive neural somata in vivo.

In vivo Imaging del calcio nell'oliva inferiore del topo

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the ...

Stimulating and Analyzing Adult Neurogenesis in the Drosophila Central Brain

The molecular and cellular mechanisms underlying neurogenesis in response to disease or injury are not well understood. However, understanding these mechanisms is crucial for developing neural regenerative therapies. Drosophila melanogaster is a leading model for studies of neural development but historically has not been exploited to investigate adult brain regeneration. This is primarily because the adult brain exhibits very low mitotic activity. Nonetheless, penetrating traumatic brain injury (PTBI) to the adult Drosophila central brain triggers the generation of new neurons and new glia. The powerful genetic tools available in Drosophila combined with the simple but rigorous injury protocol described here now make adult Drosophila brain a robust model for neural regeneration research. Provided here are detailed instructions for (1) penetrating injuries to the adult central brain and (2) dissection, immunohistochemistry, and imaging post-injury. These protocols yield highly reproducible results and will facilitate additional studies to dissect mechanisms underlying neural regeneration.

Stimulating and Analyzing Adult Neurogenesis in the Drosophila Central Brain

This article provides detailed protocols for inflicting Penetrating Traumatic Brain Injury (PTBI) to adult Drosophila and examining the resulting neurogenesis.

Stimolare e analizzare la neurogenesi adulta nel cervello centrale della Drosophila

The molecular and cellular mechanisms underlying neurogenesis in response to disease or injury are not well understood. However, understanding these ...

Stimolazione del cervello del topo con un EEG a basso costo e una bobina di dimensioni millimetriche

Low-Cost Electroencephalographic Recording System Combined with a Millimeter-Sized Coil to Transcranially Stimulate the Mouse Brain In Vivo

A low-cost electroencephalographic (EEG) recording system is proposed here to drive transcranial magnetic stimulation (TMS) of the mouse brain in vivo, utilizing a millimeter-sized coil. Using conventional screw electrodes combined with a custom-made, flexible, multielectrode array substrate, multi-site recording can be carried out from the mouse brain. In addition, we explain how a millimeter-sized coil is produced using low-cost equipment usually found in laboratories. Practical procedures for fabricating the flexible multielectrode array substrate and the surgical implantation technique for screw electrodes are also presented, which are necessary to produce low-noise EEG signals. Although the methodology is useful for recording from the brain of any small animal, the present report focuses on electrode implementation in an anesthetized mouse skull. Furthermore, this method can be easily extended to an awake small animal that is connected with tethered cables via a common adapter and fixed with a TMS device to the head during recording.The present version of the EEG-TMS system, which can include a maximum of 32 EEG channels (a device with 16 channels is presented as an example with fewer channels) and one TMS channel device, is described. Additionally, typical results obtained by the application of the EEG-TMS system to anesthetized mice are briefly reported.

Autore in primo piano: Sistema di registrazione elettroencefalografica a basso costo combinato con una bobina di dimensioni millimetriche per stimolare transcranicamente il cervello del topo in vivo  

A low-cost electroencephalographic recording system combined with a millimeter-sized coil is proposed to drive transcranial magnetic stimulation of the mouse brain in vivo. Using conventional screw electrodes with a custom-made, flexible, multielectrode array substrate, multi-site recording can be carried out from the mouse brain in response to transcranial magnetic stimulation.

Sistema di registrazione elettroencefalografica a basso costo combinato con una bobina di dimensioni millimetriche per stimolare transcranicamente il cervello del topo in vivo

A low-cost electroencephalographic (EEG) recording system is proposed here to drive transcranial magnetic stimulation (TMS) of the mouse brain in vivo, ...