Gli autori non hanno alcun riconoscimento.

Il seguente protocollo sperimentale seguiva le linee guida del consiglio di revisione istituzionale del Pennsylvania State University College of Medicine e il soggetto umano ha dato consenso informato scritto prima di partecipare allo studio. Nota: allo scopo di dimostrare, viene presentato un semplice paradigma di stimolazione dell&#39;odore utilizzando un olfattometro compatibile con MRI in commercio. Questo paradigma si è dimostrato efficace nel ridurre l&#39;effetto di abitudine e ha prodotto dati olfattivi fMRI affidabili 15 . Alcuni passaggi descritti in questo protocollo possono essere specifici per il tipo di olfattometro utilizzato. Tuttavia, qualunque tipo di apparecchiatura, casalinga o commercialmente disponibile con funzionalità simili, può essere utilizzato in modo analogo. L&#39;olfattometro deve essere in grado di monitorare la respirazione e presentare una sequenza di odori con una precisa tempistica. Assicurarsi che l&#39;intero sistema di distribuzione dell&#39;odore (compreso ilOlfattometro) è costruito con materiali inerti a sostanze chimiche odoranti ( ad es . Vetro e politetrafluoroetilene) e il percorso dell&#39;odore è liscia e tenuta all&#39;aria con uno spazio morto minimo. 1. Progettazione del paradigma <ol><li> Creare un nuovo paradigma specificando la sequenza della valvola di flusso dell&#39;aria su un olfattometro programmabile. NOTA: La sequenza della valvola è l&#39;ordine e la tempistica dell&#39;apertura e della chiusura di canali di aria specifici che dispongono di diverse concentrazioni o tipi di odoranti. In questa dimostrazione, ciascuna delle valvole per i sei canali è stata aperta due volte per un totale di dodici consegne odore. Ogni volta che una valvola era aperta, tutte le altre valvole erano chiuse, e tutte le valvole sono state riaperte solo dopo che tutte le altre valvole avevano già aperto una sola volta. <ol><li> Assegnare la durata dello stimolo (apertura di un canale specifico) e la durata del canale da chiudere. NOTA: In questa dimostrazione, la durata della presentazione dell&#39;odore era di 6 s, mentreLa durata dei canali da chiudere variava da 22 s a 38 s. </li><li> Impostare il numero di ripetizioni per la sequenza di valvola che si apre e si chiude. Qui il numero di ripetizioni è 1. </li><li> Interleave ogni presentazione odorante con una presentazione di aria inodore alla stessa portata. Ad esempio, portare il flusso d&#39;aria al soggetto con o senza odore con una portata di 6 L / min in umidità relativa del 50% e temperatura ambiente a 22 ° C. NOTA: questo è importante, in quanto variazioni nel flusso d&#39;aria possono causare sensazioni tattili. </li></ol></li></ol> 2. Preparazione odorante <ol><li> Scegliere un odorante appropriato per il paradigma di stimolazione odore considerando la valenza odorosa, la piacevolezza, l&#39;intensità, la familiarità e la componente trigemina (vedere tabella 1 ). Nota: La Tabella 1 elenca alcuni odoranti comunemente utilizzati. L&#39;odore di lavanda è stato scelto per questa dimostrazione perché ha stimolazione trigeminale minimale a basso a moderato coÈ generalmente percepita come piacevole e familiare. </li><li> Scegliere un solvente appropriato ( ad es . Acqua, olio minerale, 1,2-propandiolo, etanolo) per preparare le soluzioni odoranti. NOTA: Qui 1,2-propandiolo è stato usato come solvente per la preparazione di soluzione odorante. </li><li> Scegli una concentrazione di odori appropriata per il paradigma di stimolazione dell&#39;odore. Ad esempio, diluire l&#39;olio di lavanda in 1,2-propanediol a 0,10% (volume / volume) per la stimolazione olfattiva 19 . NOTA: Questo può essere fatto da una valutazione psicofisica di una serie di diverse concentrazioni da parte di un gruppo di soggetti normali. </li><li> Mettere le soluzioni appropriate odoranti nei contenitori odoranti. Assicurarsi che tutti i contenitori abbiano la stessa quantità di spazio, la stessa quantità di soluzione e la stessa superficie per la soluzione. Ad esempio, utilizzare sei bottiglie di vetro di 300 ml come contenitori odoranti con ciascuna bottiglia contenente 50 ml di soluzione olio di lavanda 0,10%. </li><li> Collegare unI contenitori odoranti ai canali appropriati per la consegna dell&#39;odore. </li></ol> 3. Impostazione olfattometro <ol><li> Controllare i collegamenti per accertarsi che tutti i contenitori odoranti siano correttamente collegati al portadorore. Non sovraccaricare, in quanto ciò può danneggiare la guarnizione. Una stretta tenuta è assicurata in un passaggio successivo controllando il flusso d&#39;aria attraverso ogni contenitore odorante. </li><li> Posizionare il portadorore nella stanza magnetica e collegare ogni tubo all&#39;olfattometro esterno, poiché l&#39;unità principale non è compatibile con MR. Verificare visivamente che i tubi del tubo siano danneggiati, in quanto ciò influirà sul flusso d&#39;aria. Il flusso d&#39;aria di ciascun canale sarà controllato in un passaggio successivo. </li><li> Collegare saldamente tutti i tubi dal olfattometro al portamento odorante associando i numeri alle porte corrette. Per precisione, codificare il colore i tubi, tali che rosa per il canale 1, blu per il canale 2, ecc . </li><li> Assicurarsi che il flusso d&#39;aria attraverso tutti i canali sia coerente collegando un flussoMetro alla estremità di uscita del tubo. Aprire manualmente ogni canale sul pannello di controllo dell&#39;olfattometro, regolare il flusso totale dell&#39;aria e le portate di ciascun canale e la linea di filo fino a che la portata di ciascun canale non sia coerente. </li><li> Collegare la maschera o il naso con il tubo politetrafluoroetilene (PTFE). Assicurarsi che il flusso d&#39;aria ( es . 6 L / min) consegnato al soggetto sia coerente quando i canali sono commutati. </li><li> Collegare il trigger di radiofrequenza dal sistema MRI alla porta &quot;trigger in&quot; sul olfattometro per sincronizzare il paradigma di stimolazione dell&#39;odore e l&#39;acquisizione di immagini fMRI. Potrebbe essere necessario un convertitore di segnale ottico-elettrico. </li><li> Regolare il flusso d&#39;aria totale e le portate per ciascun canale e la linea di flusso alle quantità progettate. Ad esempio, un flusso d&#39;aria totale di 6 L / min e le portate per ciascun canale e la linea di flusso a 3 L / min. </li><li> Collegare il senso respiratorio pneumaticoR alla porta di risposta dell&#39;olfattometro tramite la scatola convertitore pneumatico-elettrico. </li><li> Se è necessaria una risposta soggettiva, collegare il rilievo pneumatico alla porta di risposta dell&#39;olfattometro tramite la scatola convertitore pneumatico-elettrico. </li></ol> 4. Procedura sperimentale <ol><li> Eseguire una pre-screening per assicurare che la procedura MRI sia sicura per il soggetto. <ol><li> Chiedere al soggetto la storia medica, inclusi i potenziali impianti, la claustrofobia o altre condizioni preesistenti che potrebbero interferire con la capacità del soggetto di partecipare in sicurezza allo studio fMRI. Inoltre, eseguire un test di soglia di odore degli odoranti per assicurare che il soggetto possa odorare gli odoranti durante l&#39;esperimento. </li></ol></li><li> Mettete il soggetto supino sul letto di esame MRI. Posizionare correttamente la maschera o il naso sul soggetto per assicurare l&#39;innesco dell&#39;aria nelle narici. Posizionare il sensore respiratorio su tPetto o addome. Chiedere al soggetto di respirare normalmente. Regolare manualmente la tenuta e il posizionamento della cintura che detiene il sensore respiratorio secondo il modello di respirazione visualizzato sul display olfattometro. </li><li> Creare una cartella dati per registrare i dati respiratori nel olfattometro. Fare clic su &quot;file manager&quot;, immettere l&#39;ID soggetto assegnato al soggetto corrente, quindi &quot;confermare&quot; l&#39;input. </li><li> Utilizzare l&#39;opzione &quot;controllo del paradigma&quot; per verificare la sincronizzazione dell&#39;erogazione e dell&#39;alimentazione senza coinvolgere la trasmissione dello stimolo e, se necessario, regolare manualmente il tempo di &quot;ritardo della valvola&quot; per assicurare che l&#39;inizio della distribuzione dell&#39;odore sia sincronizzato con la fase di inalazione del soggetto. </li><li> Impostare la sincronizzazione tra la stimolazione odore e l&#39;acquisizione di immagini fMRI selezionando la modalità &quot;trigg-in&quot; sulla centralina del olfattometro. Nota: questo consente di avviare il paradigma di stimolazione dell&#39;odore con un trigger esterno sulla &quot;; Trigger in &quot;porta originata dal sistema MRI. Così, il paradigma non funzionerà finché non viene ricevuto il trigger esterno dello scanner. Si prega di notare quale tipo di impulso di trigger (elettrico o leggero) che lo scanner MRI invia. Un convertitore di segnale può essere necessario per collegare i due sistemi. </li><li> Attivare il grilletto respiratorio selezionando &quot;start trigger trigger&quot; sulla centralina del olfattometro. Nota: quando attivato, l&#39;inizio di ogni elemento di sequenza paradigma viene sincronizzato con l&#39;inalazione. Ciò può essere raggiunto empiricamente ritardando la distribuzione dell&#39;odore circa la metà di un ciclo di respirazione dall&#39;inizio della fase di espirazione. </li><li> Avviare l&#39;acquisizione di immagini fMRI sulla console MRI; Il paradigma di stimolazione dell&#39;odore inizierà non appena inizia l&#39;acquisizione di immagini. Monitorare il pattern di respirazione per qualsiasi attività respiratoria irregolare. Nota: l &#39;attività respiratoria irregolare può essere sotto forma di plateau, cicli più ampi e lunghi, oOnde erratiche. Qui, un segnale T-sensitive BOLD 2 * pesate echo-planare-imaging è stato utilizzato per l&#39;acquisizione delle immagini fMRI con 2.000 ms tempo di ripetizione, 30 ms tempo di eco, angolo di 90 ° vibrazione 220 mm x 220 millimetri campo di vista, 80 × 80 matrice di acquisizione, 30 fili assiali spesse 4 mm e fattore di accelerazione pari a 2 per le tecniche di imaging integrate parallele. </li><li> Al termine del protocollo di imaging, spostare l&#39;oggetto dal magnete e rimuovere la maschera / naso. </li></ol> 5. Pulpa di olfattometro <ol><li> Spegnere la pompa dell&#39;aria. Staccare i contenitori odoranti dal portasciante e sostituirli con quelli puliti e vuoti. </li><li> Accendere la pompa dell&#39;aria. Lavare ogni canale con aria inodore per 5 minuti per rimuovere gli odoranti residui nella linea aria. </li><li> Chiudi l&#39;olfattometro. </li><li> Disinfettare il naso o la maschera viso con salviette alcoliche. Sciacquare la maschera o il naso con acqua calda e asciugare all&#39;aria. </li></ol&gt; 6. Analisi dei dati <ol><li> Per elaborare i dati, caricare il file di dati sulla respirazione nel software open source Olfactory Network Stimulation Editing Tool (ONSET) (www.pennstatehershey.org/web/nmrlab/resources/software/onset) 15 Nota: Il software ONSET è stato sviluppato da Xiaoyu Sun. Gli onsi di stimolazione dell&#39;odore basati sul timing del paradigma e della traccia di respirazione saranno automaticamente rilevati. Il vettore di stimolazione effettivo è definito come l&#39;ora di inizio di ogni efficace inalazione durante la somministrazione di odori. <ol><li> Misurare e confrontare il tasso di respirazione e il volume (l&#39;area sotto ogni coppia di inalazione e fase di espirazione) tra odore e periodi inodori 15 . NOTA: non ci dovrebbe essere alcuna differenza significativa in questi parametri respiratori tra l&#39;odore ei periodi inodori. </li><li> Processare i dati fMRI con i vettori di onset e durata attuali da ONSET per l&#39;attivazione dell&#39;olfac centrale15 . </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Doty, R. L., Reyes, P. F., Gregor, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presence+of+both+odor+identification+and+detection+deficits+in+Alzheimer's+disease.">Presence of both odor identification and detection deficits in Alzheimer's disease.</a> Brain Res Bull. 18 (5), 597-600 (1987).</li><li>Hummel, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+FMRI+in+patients+with+Parkinson's+disease.">Olfactory FMRI in patients with Parkinson's disease.</a> Front Integr Neurosci. 4, 125 (2010).</li><li>Mesholam, R. I., Moberg, P. J., Mahr, R. N., Doty, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfaction+in+neurodegenerative+disease:+a+meta-analysis+of+olfactory+functioning+in+Alzheimer's+and+Parkinson's+diseases.">Olfaction in neurodegenerative disease: a meta-analysis of olfactory functioning in Alzheimer's and Parkinson's diseases.</a> Arch Neurol. 55 (1), 84-90 (1998).</li><li>Pause, B. M., Miranda, A., G&#246;der, R., Aldenhoff, J. B., Ferstl, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+olfactory+performance+in+patients+with+major+depression.">Reduced olfactory performance in patients with major depression.</a> J Psychiatr Res. 35 (5), 271-277 (2001).</li><li>Vasterling, J. J., Brailey, K., Sutker, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+identification+in+combat-related+posttraumatic+stress+disorder.">Olfactory identification in combat-related posttraumatic stress disorder.</a> J Trauma Stress. 13 (2), 241-253 (2000).</li><li>Anderson, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociated+neural+representations+of+intensity+and+valence+in+human+olfaction.">Dissociated neural representations of intensity and valence in human olfaction.</a> Nat Neurosci. 6 (2), 196-202 (2003).</li><li>Gottfried, J. A., Deichmann, R., Winston, J. S., Dolan, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+heterogeneity+in+human+olfactory+cortex:+an+event-related+functional+magnetic+resonance+imaging+study.">Functional heterogeneity in human olfactory cortex: an event-related functional magnetic resonance imaging study.</a> J Neurosci. 22 (24), 10819-10828 (2002).</li><li>Sobel, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sniffing+and+smelling:+separate+subsystems+in+the+human+olfactory+cortex.">Sniffing and smelling: separate subsystems in the human olfactory cortex.</a> Nature. 392 (6673), 282-286 (1998).</li><li>Sun, X., Wang, J., Weitekamp, C. W., Yang, Q. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+Data+Processing+Method+for+Olfactory+fMRI+Examinations.">A Novel Data Processing Method for Olfactory fMRI Examinations.</a> Proc Intl Soc Mag Res Med. 18 (2010), 1161 (2010).</li><li>Zatorre, R. J., Jones-Gotman, M., Evans, A. C., Meyer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+localization+and+lateralization+of+human+olfactory+cortex.">Functional localization and lateralization of human olfactory cortex.</a> Nature. 360 (6402), 339-340 (1992).</li><li>Boley, J. C., Pontier, J. P., Smith, S., Fulbright, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facial+changes+in+extraction+and+nonextraction+patients.">Facial changes in extraction and nonextraction patients.</a> Angle Orthod. 68 (6), 539-546 (1998).</li><li>Furman, J. M., Koizuka, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reorientation+of+poststimulus+nystagmus+in+tilted+humans.">Reorientation of poststimulus nystagmus in tilted humans.</a> J Vestib Res. 4 (6), 421-428 (1994).</li><li>Loevner, L. A., Yousem, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overlooked+metastatic+lesions+of+the+occipital+condyle:+a+missed+case+treasure+trove.">Overlooked metastatic lesions of the occipital condyle: a missed case treasure trove.</a> Radiographics. 17 (5), 1111-1121 (1997).</li><li>Tabert, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+and+optimization+of+statistical+approaches+for+modeling+odorant-induced+fMRI+signal+changes+in+olfactory-related+brain+areas.">Validation and optimization of statistical approaches for modeling odorant-induced fMRI signal changes in olfactory-related brain areas.</a> Neuroimage. 34 (4), 1375-1390 (2007).</li><li>Wang, J., Sun, X., Yang, Q. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+olfactory+fMRI+studies:+Implication+of+respiration.">Methods for olfactory fMRI studies: Implication of respiration.</a> Hum Brain Mapp. 35 (8), 3616-3624 (2014).</li><li>Gottfried, J. A., O'Doherty, J., Dolan, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Appetitive+and+aversive+olfactory+learning+in+humans+studied+using+event-related+functional+magnetic+resonance+imaging.">Appetitive and aversive olfactory learning in humans studied using event-related functional magnetic resonance imaging.</a> J Neurosci. 22 (24), 10829-10837 (2002).</li><li>Popp, R., Sommer, M., M&#252;ller, J., Hajak, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactometry+in+fMRI+studies:+odor+presentation+using+nasal+continuous+positive+airway+pressure.">Olfactometry in fMRI studies: odor presentation using nasal continuous positive airway pressure.</a> Acta Neurobiol Exp (Wars). 64 (2), 171-176 (2004).</li><li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+Habituation+in+the+Human+Brain.">Olfactory Habituation in the Human Brain.</a> Proc Intl Soc Mag Res Med. 20, 2150 (2012).</li><li>Grunfeld, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+responsiveness+of+fMRI+signal+to+odor+concentration).">The responsiveness of fMRI signal to odor concentration).</a> , A237-A238 (2005).</li><li>Jia, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+the+olfactory+system+in+conscious+dogs.">Functional MRI of the olfactory system in conscious dogs.</a> PLoS One. 9 (1), e86362 (2014).</li><li>Karunanayaka, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Networks+involved+in+olfaction+and+their+dynamics+using+independent+component+analysis+and+unified+structural+equation+modeling.">Networks involved in olfaction and their dynamics using independent component analysis and unified structural equation modeling.</a> Hum Brain Mapp. 35 (5), 2055-2072 (2014).</li><li>Royet, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+neuroanatomy+of+different+olfactory+judgments.">Functional neuroanatomy of different olfactory judgments.</a> Neuroimage. 13 (3), 506-519 (2001).</li><li>Doty, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+age+and+age-related+diseases+on+olfactory+function.">Influence of age and age-related diseases on olfactory function.</a> Ann N Y Acad Sci. 561, 76-86 (1989).</li><li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+deficit+detected+by+fMRI+in+early+Alzheimer's+disease.">Olfactory deficit detected by fMRI in early Alzheimer's disease.</a> Brain Res. 1357, 184-194 (2010).</li><li>Moessnang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+activation+patterns+within+the+olfactory+network+in+Parkinson's+disease.">Altered activation patterns within the olfactory network in Parkinson's disease.</a> Cereb Cortex. 21 (6), 1246-1253 (2011).</li><li>Vasavada, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+cortex+degeneration+in+Alzheimer's+disease+and+mild+cognitive+impairment.">Olfactory cortex degeneration in Alzheimer's disease and mild cognitive impairment.</a> J Alzheimers Dis. 45 (3), 947-958 (2015).</li><li>Jacobs, H. I., Radua, J., L&#252;ckmann, H. C., Sack, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Meta-analysis+of+functional+network+alterations+in+Alzheimer's+disease:+toward+a+network+biomarker.">Meta-analysis of functional network alterations in Alzheimer's disease: toward a network biomarker.</a> Neurosci Biobehav Rev. 37 (5), 753-765 (2013).</li><li>Murphy, C., Cerf-Ducastel, B., Calhoun-Haney, R., Gilbert, P. E., Ferdon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ERP,+fMRI+and+functional+connectivity+studies+of+brain+response+to+odor+in+normal+aging+and+Alzheimer's+disease.">ERP, fMRI and functional connectivity studies of brain response to odor in normal aging and Alzheimer's disease.</a> Chem Senses. 30 Suppl 1, i170-i171 (2005).</li><li>Hummel, T., Kobal, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+human+evoked+potentials+related+to+olfactory+or+trigeminal+chemosensory+activation.">Differences in human evoked potentials related to olfactory or trigeminal chemosensory activation.</a> Electroen Clin Neuro. 84 (1), 84-89 (1992).</li><li>Cerf-Ducastel, B., Murphy, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FMRI+brain+activation+in+response+to+odors+is+reduced+in+primary+olfactory+areas+of+elderly+subjects.">FMRI brain activation in response to odors is reduced in primary olfactory areas of elderly subjects.</a> Brain Res. 986 (1-2), 39-53 (2003).</li><li>Cain, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+the+trigeminal+nerve+to+perceived+odor+magnitude.">Contribution of the trigeminal nerve to perceived odor magnitude.</a> Ann NY Acad Sci. 237, 28-34 (1974).</li><li>Murphy, C., Gilmore, M. M., Seery, C. S., Salmon, D. P., Lasker, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+thresholds+are+associated+with+degree+of+dementia+in+Alzheimer's+disease.">Olfactory thresholds are associated with degree of dementia in Alzheimer's disease.</a> Neurobiol Aging. 11 (4), 465-469 (1990).</li><li>Doty, R. L., Brugger, W. E., Jurs, P. C., Orndoff, M. A., Snyder, P. J., Lowry, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+trigeminal+stimulation+from+odorous+volatiles:+Psychometric+responses+from+anosmic+and+normal+humans.">Intranasal trigeminal stimulation from odorous volatiles: Psychometric responses from anosmic and normal humans.</a> Physiol Behav. 20 (2), 175-185 (1978).</li><li>Kobal, G., Hummel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+and+intranasal+trigeminal+event-related+potentials+in+anosmic+patients.">Olfactory and intranasal trigeminal event-related potentials in anosmic patients.</a> Laryngoscope. 108 (7), 1033-1035 (1998).</li><li>Frasnelli, J., Lundstr&#246;m, J. N., Sch&#246;pf, V., Negoias, S., Hummel, T., Lepore, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual+processing+streams+in+chemosensory+perception.">Dual processing streams in chemosensory perception.</a> Front Hum Neurosci. 6, (2012).</li><li>Yousem, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gender+effects+on+odor-stimulated+functional+magnetic+resonance+imaging.">Gender effects on odor-stimulated functional magnetic resonance imaging.</a> Brain Res. 818 (2), 480-487 (1999).</li><li>Koulivand, P. H., Ghadiri, M. K., Gorji, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lavender+and+the+nervous+system.">Lavender and the nervous system.</a> Evid Based Compl Alt Med. 2013, (2013).</li><li>Yousem, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MR+imaging+during+odor+stimulation:+Preliminary+data.">Functional MR imaging during odor stimulation: Preliminary data.</a> Neuroradiology. 204 (3), 833-838 (1997).</li><li>Hummel, T., Doty, R. L., Yousem, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+intranasal+chemosensory+trigeminal+activation.">Functional MRI of intranasal chemosensory trigeminal activation.</a> Chem Senses. 30 (suppl. 1), i205-i206 (2005).</li></ol>

Gli autori non hanno niente da rivelare.

Le procedure sperimentali devono essere considerate con attenzione e eseguite correttamente per la raccolta di dati di attivazione olfattivi affidabili. I passi critici del protocollo includono l&#39;implementazione di un paradigma innescato dalla respirazione per sincronizzare l&#39;erogazione con l&#39;acquisizione di immagini, la preparazione di adeguate concentrazioni di odoranti per il controllo delle risposte psicofisiche, l&#39;impostazione dell&#39;olfattometro con un segnale di respirazione stabile affidabile e...

Il sistema olfattivo umano è inteso come molto più di un sistema sensoriale perché l&#39;olfatto svolge un ruolo importante nella regolazione e nelle emozioni omeostatiche. Clinicamente, il sistema olfattivo umano è noto per essere vulnerabile agli attacchi di molte malattie neurologiche prevalenti e disturbi psichiatrici, come la malattia di Alzheimer, la malattia di Parkinson, il disturbo post-traumatico e la depressione 1 , 2 , 3 , 4 , 5 . Attualmente, la funzione di risonanza magnetica funzionale (fMRI) con il contrasto a livello di sangue-ossigeno (BOLD) è la tecnica più preziosa per le funzioni di mappatura del cervello umano. Una quantità significativa di conoscenze sulle funzioni specifiche delle strutture olfattive centrali ( ad es. , Corteccia piriforme, corteccia orbitofrontale, amigdala e corteccia insulare) è stata acquisita con questa tecnicaIque 6 , 7 , 8 , 9 , 10 . L&#39;applicazione di fMRI a studi sul sistema olfattivo centrale umano e le malattie associate, tuttavia, è stata ostacolata da due ostacoli principali: la rapida abitudine del segnale BOLD e la modulazione variabile per respirazione. Nella vita quotidiana, quando esposti ad un odorante per un certo periodo di tempo, siamo rapidamente abituati al profumo. Infatti, quando studiato utilizzando olfactory fMRI, il segnale fMRI indotto da odori viene attenuato rapidamente da abitudine, che rappresenta una sfida sui modelli di paradigma di stimolazione 8 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 . Il segnale iniziale significativo BOLD nella corteccia olfattiva primaria persiste soloS per alcuni secondi dopo l&#39;inizio odorante. Pertanto, i paradigmi olfattivi fMRI dovrebbero evitare prolungate o frequenti stimoli odore in un breve periodo di tempo. Per ridurre l&#39;effetto di abitudine, alcuni studi hanno tentato di presentare odori alternanti in un paradigma fMRI. Tuttavia, questo approccio può complicare l&#39;analisi dei dati in quanto ogni odorante può essere trattato come un evento di stimolazione indipendente. Un altro problema tecnico si presenta con variabilità nei modelli respiratori dei soggetti; L&#39;inalazione non è sempre sincronizzata con l&#39;amministrazione odorante durante un paradigma a tempo determinato. L&#39;insorgenza e la durata della stimolazione olfattiva sono modulati dalla respirazione di ogni individuo, che confonde la qualità e l&#39;analisi dei dati fMRI. Alcuni studi hanno cercato di mitigare questo problema con indicazioni visive o uditive per sincronizzare la respirazione e l&#39;insorgenza odorante, ma la conformità dei soggetti è variabile, soprattutto nella popolazione clinica. Le attivazioni cerebrali associate wiQuesti suggerimenti potrebbero anche complicare l&#39;analisi dei dati in determinate applicazioni. Quindi, sincronizzare l&#39;inalazione con la distribuzione odorante può essere cruciale per gli studi olfattivi fMRI 15 . Un&#39;ulteriore considerazione fondamentale per la fMRI olfattiva, specialmente nel processo di analisi dei dati, è la selezione odorosa. Trovare una appropriata concentrazione odorante rispetto all&#39;intensità percepita è importante per quantificare e confrontare i livelli di attivazione nel cervello in varie condizioni sperimentali o malattie. La selezione di sangue deve anche tenere conto della odorosa valenza o della piacevolezza. Questo è noto per provocare divergenti profili temporali nell&#39;apprendimento olfattivo 16 , 17 . L&#39;odore di lavanda è stato scelto per questa manifestazione in parte per questo motivo. A seconda dello scopo di uno studio specifico, diversi odoranti possono essere scelte migliori. Inoltre, la stimolazione trigemina deve essere ridotta al minimoAttivazione non direttamente correlata all&#39;odore 18 . In questo rapporto, dimostriamo una tecnica fMRI per impostare ed eseguire un paradigma innescato dalla respirazione utilizzando un olfattometro nell&#39;ambiente di risonanza magnetica. Inoltre, presentiamo uno strumento di post-elaborazione che può ridurre alcuni errori di temporizzazione che potrebbero verificarsi durante l&#39;acquisizione dei dati nel tentativo di migliorare ulteriormente l&#39;analisi dei dati.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3T MR scanner</td>
			<td>Siemens</td>
			<td></td>
			<td>Any MR scanner is acceptable.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olfactometer</td>
			<td>Emerging Tech Trans, LLC</td>
			<td></td>
			<td>Any olfactometer with similar capabilities is acceptable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-channel odorant carrier</td>
			<td>Emerging Tech Trans, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nosepiece/applicator</td>
			<td>Emerging Tech Trans, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE tubing</td>
			<td>Emerging Tech Trans, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TTL convertor box</td>
			<td>Emerging Tech Trans, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Respiratory sensor belt</td>
			<td>Emerging Tech Trans, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lavender oil</td>
			<td>Givaudan Flavors Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2 propanediol</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P6209</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ONSET</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>www.pennstatehershey.org/web/nmrlab/resources/software/onset</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPM8&#160;</td>
			<td>Wellcome Trust Center for Neuroimaging, University College London, London, UK&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a free-breathing fmri method to study human olfactory function

Lo studio dell&#39;olfazione umana è un campo altamente complesso e prezioso con applicazioni che vanno dalla ricerca biomedica alla valutazione clinica. Attualmente, la valutazione delle funzioni del sistema olfattivo centrale umano con la risonanza magnetica funzionale (fMRI) è ancora una sfida a causa di numerose difficoltà tecniche. Ci sono alcune variabili significative da prendere in considerazione quando si considera un metodo efficace per mappare la funzione del sistema olfattivo centrale usando la fMRI, compresa la corretta selezione di odori, l&#39;interazione tra la presentazione dell&#39;odore e la respirazione e la potenziale anticipazione o l&#39;abitudine agli odoranti. Una tecnica fMRI olfattiva a trigger respiratorio può accuratamente amministrare odoranti per stimolare il sistema olfattivo, minimizzando la potenziale interferenza. Può catturare efficacemente i precisi onseti dei segnali fMRI nella corteccia olfattiva primaria usando il nostro metodo di post-elaborazione dei dati. La tecnica preTrasmesso qui fornisce un mezzo efficace e pratico per generare risultati affidabili di olfattivi fMRI. Tale tecnica può infine essere applicata nel campo clinico come strumento diagnostico per le malattie associate alla degenerazione olfattiva, tra cui la malattia di Alzheimer e di Parkinson, mentre cominciamo a comprendere ulteriormente le complessità del sistema olfattivo umano.

La Figura 1 mostra la messa a punto di fMRI olfattiva all&#39;interno e all&#39;esterno della sala magnetica, tenendo conto della compatibilità MR. La Figura 2a mostra un paradigma di fermo temporale standard, mentre la Figura 2b mostra un paradigma in cui il &quot;trigger di respirazione&quot; consente la sincronizzazione della consegna dell&#39;olfatto e dell&#39;inalazione. <p class="jove_co...

Watch this Scientific Journal Video about A Free-breathing fMRI Method to Study Human Olfactory Function at JoVE.com

A Free-breathing fMRI Method to Study Human Olfactory Function

Presentiamo le sfide e le soluzioni tecniche per ottenere dati affidabili di risonanza magnetica (fMRI) dal sistema olfattivo centrale umano. Ciò include considerazioni particolari nel design del paradigma fMRI olfattivo, descrizioni dell&#39;acquisizione dati fMRI con olfattometro compatibile con MRI, selezione di odori e uno speciale strumento software per la successiva elaborazione dei dati.

Un metodo fMRI a respirazione libera per studiare la funzione olfattiva umana

The study of human olfaction is a highly complex and valuable field with applications ranging from biomedical research to clinical evaluation. Currently, ...

a-free-breathing-fmri-method-to-study-human-olfactory-function

Research

JoVE Journal

Neuroscience

9.5K Views.  Pennsylvania State University College of Medicine.  Presentiamo le sfide e le soluzioni tecniche per ottenere dati affidabili di risonanza magnetica (fMRI) dal sistema olfattivo centrale umano. Ciò include considerazioni particolari nel design del paradigma fMRI olfattivo, descrizioni dell'acquisizione dati fMRI con olfattometro compatibile con MRI, selezione di odori e uno speciale strumento software per la successiva elaborazione dei dati. 

Video: A Free-breathing fMRI Method to Study Human Olfactory Function

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful rest."1,2,3 It is thought the default mode network corresponds to self-referential or "internal mentation".2,3
It has been hypothesized that, in humans, activity within the default mode network is correlated with certain pathologies (for instance, hyper-activation has been linked to schizophrenia 4,5,6 and autism spectrum disorders 7 whilst hypo-activation of the network has been linked to Alzheimer's and other neurodegenerative diseases 8). As such, noninvasive modulation of this network may represent a potential therapeutic intervention for a number of neurological and psychiatric pathologies linked to abnormal network activation. One possible tool to effect this modulation is Transcranial Magnetic Stimulation: a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.9
In order to explore the default mode network's propensity towards and tolerance of modulation, we will be combining TMS (to the left inferior parietal lobe) with functional magnetic resonance imaging (fMRI). Through this article, we will examine the protocol and considerations necessary to successfully combine these two neuroscientific tools.

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the combination of TMS and fMRI to examine the effects of brain stimulation on the default network.

La combinazione di stimolazione magnetica transcranica e fMRI per esaminare il modo predefinito della rete

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Ricerca

Neuroscienze

Lentivirus-mediated Genetic Manipulation and Visualization of Olfactory Sensory Neurons in vivo

Development of a precise olfactory circuit relies on accurate projection of olfactory sensory neuron (OSN) axons to their synaptic 
targets in the olfactory bulb (OB). The molecular mechanisms of OSN axon growth and targeting are not well understood. Manipulating gene expression and subsequent 
visualizing of single OSN axons and their terminal arbor morphology have thus far been challenging. To study gene function at the single cell level within a specified 
time frame, we developed a lentiviral based technique to manipulate gene expression in OSNs in vivo. Lentiviral particles are delivered to OSNs by microinjection 
into the olfactory epithelium (OE). Expression cassettes are then permanently integrated into the genome of transduced OSNs. Green fluorescent protein expression 
identifies infected OSNs and outlines their entire morphology, including the axon terminal arbor. Due to the short turnaround time between microinjection and 
reporter detection, gene function studies can be focused within a very narrow period of development. With this method, we have detected GFP expression within as 
few as three days and as long as three months following injection. We have achieved both over-expression and shRNA mediated knock-down by lentiviral microinjection. 
This method provides detailed morphologies of OSN cell bodies and axons at the single cell level in vivo, and thus allows characterization of candidate gene function 
during olfactory development.

Lentivirus-mediated Genetic Manipulation and Visualization of Olfactory Sensory Neurons in vivo

We present a lentiviral technique for genetic manipulation and visualization of single olfactory sensory neuron axon and its terminal arborization in vivo.

Lentivirus-mediata manipolazione genetica e la visualizzazione dei neuroni sensoriali olfattivi In vivo</em

Development of a precise olfactory circuit relies on accurate projection of olfactory sensory neuron (OSN) axons to their synaptic 
targets in the ...

Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

The aim of this methods paper is to describe how to implement a neuroimaging technique to examine complementary brain processes engaged by two similar tasks. Participants' behavior during task performance in an fMRI scanner can then be correlated to the brain activity using the blood-oxygen-level-dependent signal. We measure behavior to be able to sort correct trials, where the subject performed the task correctly and then be able to examine the brain signals related to correct performance. Conversely, if subjects do not perform the task correctly, and these trials are included in the same analysis with the correct trials we would introduce trials that were not only for correct performance. Thus, in many cases these errors can be used themselves to then correlate brain activity to them. We describe two complementary tasks that are used in our lab to examine the brain during suppression of an automatic responses: the stroop1 and anti-saccade tasks. The emotional stroop paradigm instructs participants to either report the superimposed emotional 'word' across the affective faces or the facial 'expressions' of the face stimuli1,2. When the word and the facial expression refer to different emotions, a conflict between what must be said and what is automatically read occurs. The participant has to resolve the conflict between two simultaneously competing processes of word reading and facial expression. Our urge to read out a word leads to strong 'stimulus-response (SR)' associations; hence inhibiting these strong SR's is difficult and participants are prone to making errors. Overcoming this conflict and directing attention away from the face or the word requires the subject to inhibit bottom up processes which typically directs attention to the more salient stimulus. Similarly, in the anti-saccade task3,4,5,6, where an instruction cue is used to direct only attention to a peripheral stimulus location but then the eye movement is made to the mirror opposite position. Yet again we measure behavior by recording the eye movements of participants which allows for the sorting of the behavioral responses into correct and error trials7 which then can be correlated to brain activity. Neuroimaging now allows researchers to measure different behaviors of correct and error trials that are indicative of different cognitive processes and pinpoint the different neural networks involved.

The goal of our research is to correlate behavior to brain activity. Accurate behavioral measures and imaging techniques allow us to elucidate brain-behavior relationships.

Correlare risposte comportamentali alla segnali fMRI di Human corteccia prefrontale: Esame Processi Cognitivi Utilizzando Task Analysis

The aim of this methods paper is to describe how to implement a neuroimaging technique to examine complementary brain processes engaged by two similar ...

Co-analysis of Brain Structure and Function using fMRI and Diffusion-weighted Imaging

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when studying the brain, as the functional role that a brain area fulfills may be largely defined by its connections to other brain areas. In this report, we describe a novel, non-invasive approach for relating brain structure and function using magnetic resonance imaging (MRI). This approach, a combination of structural imaging of long-range fiber connections and functional imaging data, is illustrated in two distinct cognitive domains, visual attention and face perception. Structural imaging is performed with diffusion-weighted imaging (DWI) and fiber tractography, which track the diffusion of water molecules along white-matter fiber tracts in the brain (Figure 1). By visualizing these fiber tracts, we are able to investigate the long-range connective architecture of the brain. The results compare favorably with one of the most widely-used techniques in DWI, diffusion tensor imaging (DTI). DTI is unable to resolve complex configurations of fiber tracts, limiting its utility for constructing detailed, anatomically-informed models of brain function. In contrast, our analyses reproduce known neuroanatomy with precision and accuracy. This advantage is partly due to data acquisition procedures: while many DTI protocols measure diffusion in a small number of directions (e.g., 6 or 12), we employ a diffusion spectrum imaging (DSI)1, 2 protocol which assesses diffusion in 257 directions and at a range of magnetic gradient strengths. Moreover, DSI data allow us to use more sophisticated methods for reconstructing acquired data. In two experiments (visual attention and face perception), tractography reveals that co-active areas of the human brain are anatomically connected, supporting extant hypotheses that they form functional networks. DWI allows us to create a "circuit diagram" and reproduce it on an individual-subject basis, for the purpose of monitoring task-relevant brain activity in networks of interest.

We describe a novel approach for simultaneous analysis of brain function and structure using magnetic resonance imaging (MRI). We assess brain structure with high-resolution diffusion-weighted imaging and white-matter fiber tractography. Unlike standard structural MRI, these techniques allow us to directly relate anatomical connectivity to functional properties of brain networks.

Co-analisi della struttura e delle funzioni cerebrali con fMRI e Diffusion-weighted imaging

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when ...

Mouse Hindbrain Ex Vivo Culture to Study Facial Branchiomotor Neuron Migration

Embryonic neurons are born in the ventricular zone of the brain, but subsequently migrate to new destinations to reach appropriate targets. Deciphering the molecular signals that cooperatively guide neuronal migration in the embryonic brain is therefore important to understand how the complex neural networks form which later support postnatal life. Facial branchiomotor (FBM) neurons in the mouse embryo hindbrain migrate from rhombomere (r) 4 caudally to form the paired facial nuclei in the r6-derived region of the hindbrain. Here we provide a detailed protocol for wholemount ex vivo culture of mouse embryo hindbrains suitable to investigate the signaling pathways that regulate FBM migration. In this method, hindbrains of E11.5 mouse embryos are dissected and cultured in an open book preparation on cell culture inserts for 24 hr. During this time, FBM neurons migrate caudally towards r6 and can be exposed to function-blocking antibodies and small molecules in the culture media or heparin beads loaded with recombinant proteins to examine roles for signaling pathways implicated in guiding neuronal migration.

Mouse Hindbrain Ex Vivo Culture to Study Facial Branchiomotor Neuron Migration

Embryonic neurons are born in the ventricular zone of the neural tube, but migrate to reach appropriate targets. Facial branchiomotor (FBM) neurons are a useful model to study neuronal migration. This protocol describes the wholemount ex vivo culture of mouse embryo hindbrains to investigate mechanisms that regulate FBM migration.

Topo romboencefalo<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Cultura per studiare la migrazione Branchiomotor Neuron viso

Embryonic neurons are born in the ventricular zone of the brain, but subsequently migrate to new destinations to reach appropriate targets. Deciphering ...

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of the olfactory epithelium continuously give rise to new sensory neurons that extend their axons into the olfactory bulb, where they face the challenge to integrate into existing circuitry. Because of this particular feature, the olfactory system represents a unique opportunity to monitor axonal wiring and guidance, and to investigate synapse formation. Here we describe a procedure for in vivo labeling of sensory neurons and subsequent visualization of axons in the olfactory system of larvae of the amphibian Xenopus laevis. To stain sensory neurons in the olfactory organ we adopt the electroporation technique. In vivo electroporation is an established technique for delivering fluorophore-coupled dextrans or other macromolecules into living cells. Stained sensory neurons and their axonal processes can then be monitored in the living animal either using confocal laser-scanning or multiphoton microscopy. By reducing the number of labeled cells to few or single cells per animal, single axons can be tracked into the olfactory bulb and their morphological changes can be monitored over weeks by conducting series of in vivo time lapse imaging experiments. While the described protocol exemplifies the labeling and monitoring of olfactory sensory neurons, it can also be adopted to other cell types within the olfactory and other systems.

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

We describe a protocol for in vivo labeling of olfactory sensory neurons by electroporation and subsequent confocal laser-scanning or multiphoton microscopy to visualize neuronal morphology and its development over time.

Il sistema olfattivo come modello per studiare gli schemi di crescita assonale e Morfologia<em&gt; In Vivo</em

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of ...

A Protocol for the Administration of Real-Time fMRI Neurofeedback Training

Neurologic disorders are characterized by abnormal cellular-, molecular-, and circuit-level functions in the brain. New methods to induce and control neuroplastic processes and correct abnormal function, or even shift functions from damaged tissue to physiologically healthy brain regions, hold the potential to dramatically improve overall health. Of the current neuroplastic interventions in development, neurofeedback training (NFT) from functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) has the advantages of being completely non-invasive, non-pharmacologic, and spatially localized to target brain regions, as well as having no known side effects. Furthermore, NFT techniques, initially developed using fMRI, can often be translated to exercises that can be performed outside of the scanner without the aid of medical professionals or sophisticated medical equipment. In fMRI NFT, the fMRI signal is measured from specific regions of the brain, processed, and presented to the participant in real-time. Through training, self-directed mental processing techniques, that regulate this signal and its underlying neurophysiologic correlates, are developed. FMRI NFT has been used to train volitional control over a wide range of brain regions with implications for several different cognitive, behavioral, and motor systems. Additionally, fMRI NFT has shown promise in a broad range of applications such as the treatment of neurologic disorders and the augmentation of baseline human performance. In this article, we present an fMRI NFT protocol developed at our institution for modulation of both healthy and abnormal brain function, as well as examples of using the method to target both cognitive and auditory regions of the brain.

The ability to induce and/or control neural plasticity may be critical in future treatments for neurologic disorders and the recovery from brain injury. In this paper, we present a protocol on the use of neurofeedback training with functional magnetic resonance imaging to modulate human brain function.

Un protocollo per l'amministrazione di Real-Time fMRI Neurofeedback Training

Neurologic disorders are characterized by abnormal cellular-, molecular-, and circuit-level functions in the brain. New methods to induce and control ...

New Methods to Study Gustatory Coding

The sense of taste allows animals to detect chemicals in the environment, giving rise to behaviors critical for survival. When Gustatory Receptor Neurons (GRNs) detect tastant molecules, they encode information about the identity and concentration of the tastant as patterns of electrical activity that then propagate to follower neurons in the brain. These patterns constitute internal representations of the tastant, which then allow the animal to select actions and form memories. The use of relatively simple animal models has been a powerful tool to study basic principles in sensory coding. Here, we propose three new methods to study gustatory coding using the moth Manduca sexta. First, we present a dissection procedure for exposing the maxillary nerves and the subesophageal zone (SEZ), allowing recording of the activity of GRNs from their axons. Second, we describe the use of extracellular electrodes to record the activity of multiple GRNs by placing tetrode wires directly into the maxillary nerve. Third, we present a new system for delivering and monitoring, with high temporal precision, pulses of different tastants. These methods allow the characterization of neuronal responses in vivo directly from GRNs before, during and after tastants are delivered. We provide examples of voltage traces recorded from multiple GRNs, and present an example of how a spike sorting technique can be applied to the data to identify the responses of individual neurons. Finally, to validate our recording approach, we compare extracellular recordings obtained from GRNs with tetrodes to intracellular recordings obtained with sharp glass electrodes.

We present three new methods to study gustatory coding. Using a simple animal, the moth Manduca sexta (Manduca), we describe a dissection protocol, the use of extracellular tetrodes to record the activity of multiple gustatory receptor neurons, and a system for delivering and monitoring precisely timed pulses of tastants.

Nuovi metodi per studiare la codifica gustativa

The sense of taste allows animals to detect chemicals in the environment, giving rise to behaviors critical for survival. When Gustatory Receptor Neurons ...

Tracking Drosophila Larval Behavior in Response to Optogenetic Stimulation of Olfactory Neurons

The ability of insects to navigate toward odor sources is based on the activities of their first-order olfactory receptor neurons (ORNs). While a considerable amount of information has been generated regarding ORN responses to odorants, the role of specific ORNs in driving behavioral responses remains poorly understood. Complications in behavior analyses arise due to different volatilities of odorants that activate individual ORNs, multiple ORNs activated by single odorants, and the difficulty in replicating naturally observed temporal variations in olfactory stimuli using conventional odor-delivery methods in the laboratory. Here, we describe a protocol that analyzes Drosophila larval behavior in response to simultaneous optogenetic stimulation of its ORNs. The optogenetic technology used here allows for specificity of ORN activation and precise control of temporal patterns of ORN activation. Corresponding larval movement is tracked, digitally recorded, and analyzed using custom written software. By replacing odor stimuli with light stimuli, this method allows for a more precise control of individual ORN activation in order to study its impact on larval behavior. Our method could be further extended to study the impact of second-order projection neurons (PNs) as well as local neurons (LNs) on larval behavior. This method will thus enable a comprehensive dissection of olfactory circuit function and complement studies on how olfactory neuron activities translate in to behavior responses.

Tracking Drosophila Larval Behavior in Response to Optogenetic Stimulation of Olfactory Neurons

This protocol analyzes navigational behavior of Drosophila larva in response to simultaneous optogenetic stimulation of its olfactory neurons. Light of 630 nm wavelength is used to activate individual olfactory neurons expressing a red-shifted channel rhodopsin. Larval movement is simultaneously tracked, digitally recorded, and analyzed using custom-written software.

Il comportamento larvale della drosofila in risposta alla stimolazione optogenetica dei neuroni olfattivi di rilevamento

The ability of insects to navigate toward odor sources is based on the activities of their first-order olfactory receptor neurons (ORNs). While a ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of sciatic nerve injury rodent models. In this protocol, we describe a novel kinematic analysis method that uses a three-dimensional (3D) motion capture apparatus for functional evaluations using a rat sciatic nerve crush injury model. First, the rat is familiarized with treadmill walking. Markers are then attached to the designated bone landmarks and the rat is made to walk on the treadmill at the desired speed. Meanwhile, the posterior limb movements of the rat are recorded using four cameras. Depending on the software used, marker tracings are created using both automatic and manual modes and the desired data are produced after subtle adjustments. This method of kinematic analysis, which uses a 3D motion capture apparatus, offers numerous advantages, including superior precision and accuracy. Many more parameters can be investigated during the comprehensive functional evaluations. This method has several shortcomings that require consideration: The system is expensive, can be complicated to operate, and may produce data deviations due to skin shifting. Nevertheless, kinematic analysis using a 3D motion capture apparatus is useful for performing functional anterior and posterior limb evaluations. In the future, this method may become increasingly useful for generating accurate assessments of various traumas and diseases.

We introduce a kinematic analysis method that uses a three-dimensional motion capture apparatus containing four cameras and data processing software for performing functional evaluations during fundamental research involving rodent models.

Analisi kinematica 3D per la valutazione funzionale nel modello di ratto di lesioni da schiacciamento del nervo sciatico

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...