我々はfTCDテクニックで彼の専門知識を共有するためにHubertusのローマンに感謝。この作業はないウェルカムトラストプログラムの助成金によって賄われていた。 082498/Z/07/2。

1。子供の言語の側性を評価するためfTCD使用<ol><li>可能であれば、我々は、ドップラーシステムにそれらを導入する前に別のセッションでビデオストーリーから文字を示す絵で子供を理解。 </li><li>我々は、わずか15〜10のような臨床試験で有用なデータを取得しているものの、理想的には20人以上：それは手順が信頼できる測定を得るために十分な試験が含まれていることが重要です。各試験では、言語の活性化に続くベースラインとして使用される弛緩の期間を、伴います。アクティベーションの期間中の血流速度は、ベースラインと比較されます。我々は、それは子供が受動的にベースラインとして12秒間のビデオクリップを監視しながらピリオドを使用することが可能であることを見出した。これは、退屈を防ぐことができます。ベースラインは、子どもが何が起こったかを記述するために要求される10秒の応答期間が続きます。これは、16秒、残りの期間が続きます。 </li><li>手続きのタイミングは7秒程かかります代謝要求に起因する血流速度の変化を、検出するために重要です。我々は、各試験のタイミングを制御するプレゼンテーションやMatlabで書かれたコンピュータ化されたタスクを、使用してください。批判的に、これらのプログラムはまた、活性化期間の開始を示すために、ドップラーデータファイル内のマーカーを記録するハードウェアにパルスを送る。これらは、ベースラインと活性化血流の周期を決定するためにデータ分析に使用されています。 </li><li>我々は、同時に左右両側から超音波の記録が可能なマルチDOPのシステムを使用してください。マルチDOPのシステムをセットアップし、参加者が到着する前に行って準備ができていることが最良です。プローブがオンに切り替える前に、マルチDOPシステムに接続されていることを確認します。一方が他方に見られているからマルチDOPのコンピュータとパルスに、パラレルポートを介して、刺激のコンピュータが接続されていることを確認してください。ハイパスフィルタは、両側を300 Hzに設定されていることを確認し、insonationの深さ（45〜55ミリメートル）と信号の電力を確認してください。システムは、唯一の安全レベルを使用することができるように、さまざまなパラメータに設定された制限を持っています。 </li><li>参加者コードは、条件、グループ、または一致する人口統計データのためのマルチDOPのデータファイルに記録されるべきである。 </li><li>プローブを準備しながら、システムは、一時停止する必要があります。各超音波プローブは、プローブと皮膚との接触を提供するゲルで覆わ​​れている。可能な限り最善の接触を維持するためにゲルの寛大な量を使用してください。 </li><li>今では、セッションを開始する時間です。子が起動する前にトイレに行く必要があるかどうかを確認してください！私たちは、おもちゃの動物を使ってヘッドセットを示し、そして子供が起こると何を彼らがするように頼まれるために何が起こっているかについて理解していることを確認してください。それは、彼らは信号がベースラインに戻ることができるように、ライセンス認証の猶予期間の後静かに保つために必要性を理解することが特に重要です。完全なタスクは、20〜30分続く場合があり、総身体の動きの多くはドップラー信号と干渉することができるように子どもたちが快適に着席してください。 </li><li>手順で最も難しい部分はゲルで覆わ​​れたプローブのポジショニングです。新しいユーザーは、それはプロセスのこの部分でエキスパートになるために練習を要することに注意する必要があります。訓練で助けることができるルーンAaslidで便利なコンピュータシミュレーションがあります （ <a href="http://www.transcranial.com/">http://www.transcranial.com/</a> ）が、習得する最良の方法は、友人や同僚に練習することです。一度約10人を評価している、あなたはそれがはるか​​に容易に見つけることが開始されます。子どもたちとの作業についての一つの良いところは、それは彼らが薄い頭蓋骨を持っているので、大人よりも子どもからの信号を見つけることは通常容易であるということです。 </li><li>各プローブは、頭部の両側にある頭蓋骨の一時的なウィンドウに置かれます。これは頭​​の骨の最も薄いセクションで、信号が中大脳動脈から取得されることができる最高のエリアが用意されています。これらのウィンドウは、各耳のすぐ前方に見つけることができます。子どもたちを操作するとき、それは、2つの実験者、それぞれのプローブを調整するものを持っている場合、セットアップの時間を削減することができます。ほとんどの子供は、この手順の部分の間にDVDを見れるのは嬉しいですが、それは子供の行動を監視し、彼らが快適でリラックスしていることを確認することが重要です。苦痛の兆候がある場合この場合、または子のリクエストとセッションを終了する。 </li><li>プローブの位置は、中大脳動脈をinsonateするために調整されます。十分な信号が検出されるまでに数分かかる場合があります。この信号は、特徴的なサウンドだけでなく、マルチDOPのコンピュータから監視する必要がある視覚的なパターンを持っています。 </li><li>特徴的な音は、参加者の心拍率の低いwhooshingノイズです。特徴的な視覚的なパターンは、心拍の速度で繰り返されるから指数関数的減衰の秋に続いて急激な上昇です。あなたは、に応じて、他の血管からのアクティビティを拾うことができる<html> insonationとプローブの方向の深さ。約45〜50mmの深さは、通常、小児に適しています。強い信号が検出されると良好な信号を維持しながら、可能な限り消費電力を削減。利得も弱い信号を増幅するために増加することができます。 </li><li>各中大脳動脈のための信号が満足したら、マルチDOP信号の聴覚の出力を下げておく必要が、と手順を開始することができます。実験者は、彼らは静かにビデオクリップを見に行くされていることを子供に説明しています。ときに疑問符は、彼らがビデオで何が起こったかについてはそれほど彼らはできる限り実験者に指示する必要があるコンピュータ上で出てくる参照してください。彼らは少年の絵が&quot;shhh&quot;行くが表示されたら、彼らはすぐに話を停止し（図2を参照して。aviファイルの例）を起動するために次のビデオを待つ静かに座ってする必要があります。 </li><li>マルチDOPのシステムの記録と一緒に;の記録装置は、その後、すなわち、聴覚応答のためのボイスレコーダーを開始され、コンピュータを制御する刺激提示。 </li><li>実験者の仕事は、する子とドップラー信号を監視するためにしています）子供は快適とタスクとb）適切な信号が維持されていることを保証するために出席していることを確認してください。ドップラー信号は、fMRIの信号よりも動きにはるかに敏感ですが、それはまだ総身体の動きによって、またはプローブを移動すると中断することができます。信号が大幅に中断になった場合は、ディスプレイコンピュータが一時停止し、プローブが適切にリセットする必要があります。時にはそれが再確立満足できる信号を得るために、より多くのゲルを適用する必要があるかもしれません。我々一実験者がタスクに子を保ち、彼らの言うことを記録し、及び他のモニタードップラー信号のための責任がある場合は子供のようなテストは、最高の作品見つける。 </li><li>実験手順が終了すると、マルチDOP記録が停止し、プローブは、削除することができます。それは余分なゲルを除去するために使用できるいくつかの組織があると便利です。 </li><li>生データファイルは、左と右のドップラー信号を比較するために処理されます。我々はDEPPE 7によって開発された手法に基づいて、当社独自のMATLABソフトウェアを開発しました。この処理が伴うダウンサンプリングデータを、心臓の拍による変動を補正する。左または右の活性化は、ベースライン血流速度の一般的に70から130パーセント、指定された範囲外にある場合、単一の試験は、分析から除外されます。これらの試験で活性化は、問題のあるプローブの接触によって影響を受ける可能性があります。図4は、信号が周期的に失われた場合を示しているのに対し、図3は、良好な信号のために信号をプローブするために相対的な活性化を示しています。 </li><li>ベースラインの血流速度と比較して、右チャンネルの活性化は、差分活性化を（図5を参照）を計算するために左から減算されます。側性指数は、関心のあらかじめ定義された期間内の最大差の1秒のどちらかの側の違いの活性化の平均として計算されます。興味のこの期間は、マルチDOPデータファイルにディ​​スプレイコンピュータから送信されたマーカーによって示される&quot;話&quot;コマンド、開始後7から17秒です。違いの活性化は、左マイナス右チャネルであるため、正の側性化の指標には、左の側性化と負は右反映反映している。 </li></ol> 2。代表的な結果<img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig1.jpg" alt="図1" /> 図1：大脳半球の外側面、脳動脈によって供給される地域を示すには、ピンクの中大脳動脈によって供給される地域です。 （から： <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png">http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png</a> ） <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig2.jpg" alt="図2" /> 図2：12秒のベースラインのビデオ、10秒応答の間隔、および16秒、残りの段階で実験的試験の概略図概略側性の計算の対象期間にも描かれている。 <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig3.jpg" alt="図3" /> 図3。単一の実験セッション中に130から150秒から左（青）と右（赤）ドップラーチャネルの生のドップラー速度（cm /秒）のクリーンなデータ記録は、各可視パルスは、1心拍動に対応しています。緑色で表示されて刺激開始を示すイベントマーカー。 <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig4.jpg" alt="図4" /> 図4。単一の実験セッション中に400から450秒から左（青）と右（赤）ドップラーチャネルの生のドップラー速度（cm /秒）の中断データ記録。緑色で表示されて刺激開始を示すイベントマーカー。ドロップアウトの重要な証拠は、両方のチャネルで表示されます。 ftp_upload/2161/2161fig5.jpg&quot;ALT =&quot;図5&quot;/&gt; 図5。左（青）と右（赤）チャンネル（パネル）と（パネルB）の差、右マイナス左ドップラー速度（cm /秒）は、参加者のグループのためにすべて受け入れ試験で平均。参加者は12時に、&quot;トーク&quot;に頭出しをされた秒と側性の計算の対象期間も緑色で描かれている。パネルBの違いは速度を囲む灰色のエラーバーは平均値の標準誤差を表す。 aviファイルの例：&quot;Freezefoot&quot;ストーリーを語るためのビデオシーケンスは、次のURLからダウンロードできます。 <a href="http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm">http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm</a>

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	<li>Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handedness and developmental disorder. , (1990).</li><li>Pelletier, I., Sauerwein, H., Lepore, F., Saint-Amour, D., Lassonde, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+alternatives+to+the+Wada+test+in+the+presurgical+evaluation+of+language+and+memory+functions+in+epilepsy+patients.">Non-invasive alternatives to the Wada test in the presurgical evaluation of language and memory functions in epilepsy patients.</a> Epileptic Disorders. 9, 111-126 (2007).</li><li>Deppe, M., Ringelstein, E. B., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+investigation+of+functional+brain+lateralization+by+transcranial+Doppler+sonography.">The investigation of functional brain lateralization by transcranial Doppler sonography.</a> NeuroImage. 21, 1124-1146 (2004).</li><li>Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+determination+of+language+lateralization+by+functional+transcranial+Doppler+sonography+:+A+comparison+with+the+Wada+test.">Noninvasive determination of language lateralization by functional transcranial Doppler sonography : A comparison with the Wada test.</a> Stroke. 29, 82-86 (1998).</li><li>Lohmann, H., Drager, B., Muller-Ehrenberg, S., Deppe, M., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Language+lateralization+in+young+children+assessed+by+functional+transcranial+Doppler+sonography.">Language lateralization in young children assessed by functional transcranial Doppler sonography.</a> Neuroimage. 24, 780-790 (2005).</li><li>Bishop, D. V. M., Watt, H., Papadatou-Pastou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+efficient+and+reliable+method+for+measuring+cerebral+lateralization+during+speech+with+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">An efficient and reliable method for measuring cerebral lateralization during speech with functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Neuropsychologia. 47, 587-590 (2009).</li><li>Deppe, M., Knecht, S., Henningsen, H., Ringelstein, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AVERAGE:+a+Windows+program+for+automated+analysis+of+event+related+cerebral+blood+flow.">AVERAGE: a Windows program for automated analysis of event related cerebral blood flow.</a> Journal of Neuroscience Methods. 75, 147-154 (1997).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+dominance+for+language+function+in+adults+with+specific+language+impairment+or+autism.">Cerebral dominance for language function in adults with specific language impairment or autism.</a> Brain. 131, 3193-3200 (2008).</li><li>Illingworth, S., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atypical+cerebral+lateralisation+in+adults+with+compensated+developmental+dyslexia+demonstrated+using+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">Atypical cerebral lateralisation in adults with compensated developmental dyslexia demonstrated using functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Brain and Language. 111, 61-65 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemispheric+division+of+function+is+the+result+of+independent+probabilistic+biases.">Hemispheric division of function is the result of independent probabilistic biases.</a> Neuropsychologia. 47, 1938-1943 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Badcock, N., Groen, M. A., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+a+novel+paradigm+for+determining+hemispheric+lateralization+of+visuospatial+function.">Reliability of a novel paradigm for determining hemispheric lateralization of visuospatial function.</a> Journal of the International Neuropsychological Society. 15, 1028-1032 (2009).</li></ol>

利害の衝突は宣言されません。

だけでなく、正常な発達を研究するとして、我々は、言語とリテラシー8,9の発達障害を持つ成人と小児における言語の側性を研究するためにfTCD使用している。我々はvisuo -空間能力10、11の左右差の評価のためにfTCD使用する方法の開発にも興味を持っています。

A correction was made to <a href="http://www.jove.com/video/2161">Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)</a>. There was a misstated time interval for the point of interest.

Erratum: Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
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		<div>
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		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Multi-Dop T with Upgrade to 2 Channel MultiFlow Monitoring</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Compumedics</td>
<td>5610 EN</td>
<td>soon to be superseded by digital version </td>
</tr>
<tr>
<td>Headset</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Spencer Technologies, 701&#x2013;16th Avenue, Seattle,WA 98122</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

assessment of cerebral lateralization in children using functional transcranial doppler ultrasound (ftcd)

脳の側性化に関する多くの疑問があります。特に、それはどの言語と非言語能力の側面は、脳の側性化の非定型的なパターンに関連付けられている欠点があるかどうか、片側にされている、と脳の側性化は年齢とともに発達するかどうか。不明のまま過去には、これらの質問に興味を持って研究者は脳の側性化のためのプロキシ対策として利き手を使う傾向にあったが、利き手だけの認知機能1の側性の弱いと間接的な指標であるので、これは不十分である。このようなfMRIのような他の方法は、、大規模な研究のための高価な、と子供2常に可能ではありません。 ここでは、脳の側性化を評価するための費用対効果の高い、非侵襲的かつ信頼性の高い方法として機能的な経頭蓋ドップラー超音波（fTCD）の使用について説明します。手順は、ちょうど耳の前に配置された超音波プローブを介して中大脳動脈の血流を測定します。私たちの仕事は、1982年にTCD共導入ルーンAaslid、、とステファンクネヒト、左と右中大脳動脈の血流の同時測定の使用を開拓したミュンスターの大学のマイケルDEPPEとその同僚は、、で仕事に基づいていますとハートビートの活動のために補正する方法を考案した。これにより、左右差は、他の方法3を使用して得られたものとも合意して、言語の生成時に左サイドの血流が明らかに増加を見て行った。 中大脳動脈は非常に広い血管領域（図1を参照）を持ち、メソッドでは、半球内局在に関する有用な情報を提供しません。我々の経験は、それが明示的または暗黙的な音声生成を伴う作業に特に敏感であることを示唆している。 &quot;ゴールドスタンダード&quot;タスクは、単語の生成タスク4（あなたがその文字&#39;B&#39;で始まることができるように例えば、多くの単語と考える）が、これは限られたリテラシーのスキルを持つ子供や他の人には向いていないです。他の脳のイメージング法と比較して、fTCDは話してからの動きの遺物から、比較的影響を受けず、そして私たちは声を出して5,6説明写真に関連する作業から信頼性の高い結果を得ることができます。したがって、我々は物語を伝えるビデオクリップを見、そして次に見られたかを記述含む子供向けのタスクを開発しました。

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Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD

機能的な経頭蓋ドップラー超音波検査（fTCDは）認知機能、特に言語の左右差を評価するために使用できるシンプルかつ非侵襲的超音波法であり、そして子供との使用に適しています。

機能性経頭蓋ドップラー超音波を使って子供の脳の側性化の評価（fTCD）

There are many unanswered questions about cerebral lateralization.  In particular, it remains unclear which aspects of language and nonverbal ability are ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

20.1K ビュー.  University of Oxford. 機能的な経頭蓋ドップラー超音波検査（fTCDは）認知機能、特に言語の左右差を評価するために使用できるシンプルかつ非侵襲的超音波法であり、そして子供との使用に適しています。

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Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains technically challenging. One approach, Activation-Induced Manganese-enhanced MRI (AIM MRI), has been used successfully to map neuronal activity in rodents 1-5. In AIM MRI, Mn2+ acts a calcium analog and accumulates in depolarized neurons 6,7. Because Mn2+ shortens the T1 tissue property, regions of elevated neuronal activity will enhance in MRI. Furthermore, Mn2+ clears slowly from the activated regions; therefore, stimulation can be performed outside the magnet prior to imaging, enabling greater experimental flexibility. However, because Mn2+ does not readily cross the blood-brain barrier (BBB), the need to open the BBB has limited the use of AIM MRI, especially in mice.
One tool for opening the BBB is ultrasound. Though potentially damaging, if ultrasound is administered in combination with gas-filled microbubbles (i.e., ultrasound contrast agents), the acoustic pressure required for BBB opening is considerably lower. This combination of ultrasound and microbubbles can be used to reliably open the BBB without causing tissue damage 8-11.
Here, a method is presented for performing AIM MRI by using microbubbles and ultrasound to open the BBB. After an intravenous injection of perflutren microbubbles, an unfocused pulsed ultrasound beam is applied to the shaved mouse head for 3 minutes. For simplicity, we refer to this technique of BBB Opening with Microbubbles and UltraSound as BOMUS 12. Using BOMUS to open the BBB throughout both cerebral hemispheres, manganese is administered to the whole mouse brain. After experimental stimulation of the lightly sedated mice, AIM MRI is used to map the neuronal response.
To demonstrate this approach, herein BOMUS and AIM MRI are used to map unilateral mechanical stimulation of the vibrissae in lightly sedated mice 13. Because BOMUS can open the BBB throughout both hemispheres, the unstimulated side of the brain is used to control for nonspecific background stimulation. The resultant 3D activation map agrees well with published representations of the vibrissae regions of the barrel field cortex 14. The ultrasonic opening of the BBB is fast, noninvasive, and reversible; and thus this approach is suitable for high-throughput and/or longitudinal studies in awake mice.

A technique is described for broadly opening the blood-brain barrier in the mouse using microbubbles and ultrasound. Using this technique, manganese can be administered to the mouse brain. Because manganese is an MRI contrast agent that accumulates in depolarized neurons, this approach enables imaging of neuronal activity.

超音波血液脳関門の破壊とマンガン増強MRIを用いた脳機能イメージングの試み

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

神経科学

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

急性海馬スライスにおけるシナプス誘発アストログリアとニューロン活動の二重の電気生理学的記録

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal models, including monkeys, ferrets, bats, rodents, and cats. In order to draw suitable parallels between human and animal models of auditory function, it is important to establish a bridge between human functional imaging studies and animal electrophysiological studies. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is an established, minimally invasive method of measuring broad patterns of hemodynamic activity across different regions of the cerebral cortex. This technique is widely used to probe sensory function in the human brain, is a useful tool in linking studies of auditory processing in both humans and animals and has been successfully used to investigate auditory function in monkeys and rodents. The following protocol describes an experimental procedure for investigating auditory function in anesthetized adult cats by measuring stimulus-evoked hemodynamic changes in auditory cortex using fMRI. This method facilitates comparison of the hemodynamic responses across different models of auditory function thus leading to a better understanding of species-independent features of the mammalian auditory cortex.

Functional studies of the auditory system in mammals have traditionally been conducted using spatially-focused techniques such as electrophysiological recordings. The following protocol describes a method of visualizing large-scale patterns of evoked hemodynamic activity in the cat auditory cortex using functional magnetic resonance imaging.

ハイフィールドのfMRIを使って大人の猫における聴覚皮質の機能イメージング

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the human brain. MEG is quiet and less likely to induce claustrophobia compared with magnetic resonance imaging (MRI). It is therefore a promising tool for investigating brain function in young children. However, analysis of MEG data from pediatric populations is often complicated by head movement artefacts which arise as a consequence of the requirement for a spatially-fixed sensor array that is not affixed to the child's head. Minimizing head movements during MEG sessions can be particularly challenging as young children are often unable to remain still during experimental tasks. The protocol presented here aims to reduce head movement artefacts during pediatric MEG scanning. Prior to visiting the MEG laboratory, families are provided with resources that explain the MEG system and the experimental procedures in simple, accessible language. An MEG familiarization session is conducted during which children are acquainted with both the researchers and the MEG procedures. They are then trained to keep their head still whilst lying inside an MEG simulator. To help children feel at ease in the novel MEG environment, all of the procedures are explained through the narrative of a space mission. To minimize head movement due to restlessness, children are trained and assessed using fun and engaging experimental paradigms. In addition, children's residual head movement artefacts are compensated for during the data acquisition session using a real-time head movement tracking system. Implementing these child-friendly procedures is important for improving data quality, minimizing participant attrition rates in longitudinal studies, and ensuring that families have a positive research experience.

This article introduces a child-friendly research protocol designed to improve data quality by reducing head movement during pediatric magnetoencephalography (MEG). We familiarize families with the MEG environment, train children to remain still using an MEG simulator, and correct for residual head movement artefacts using a real-time head movement detection system.

子供の脳磁図を用いた脳機能の研究

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the ...

Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans and can be assessed using transcranial magnetic stimulation (TMS). Given the role of distal leg muscles in upright postural and dynamic tasks, such as walking, a growing research interest in the assessment and modulation of the corticospinal tracts relative to the function of these muscles has emerged in the last decade. However, methodological parameters used in previous work have varied across studies making the interpretation of results from cross-sectional and longitudinal studies less robust. Therefore, use of a standardized TMS protocol specific to the assessment of leg muscles&#39; corticomotor response (CMR) will allow for direct comparison of results across studies and cohorts. The objective of this paper is to present a protocol that provides the flexibility to simultaneously assess the bilateral CMR of two main ankle antagonistic muscles, the tibialis anterior and soleus, using single pulse TMS with a neuronavigation system. The present protocol is applicable while the examined muscle is either fully relaxed or isometrically contracted at a defined percentage of maximum isometric voluntary contraction. Using each subject&#39;s structural MRI with the neuronavigation system ensures accurate and precise positioning of the coil over the leg cortical representations during assessment. Given the inconsistency in CMR derived measures, this protocol also describes a standardized calculation of these measures using automated algorithms. Though this protocol is not conducted during upright postural or dynamic tasks, it&#160;can be used to assess bilaterally any pair of leg muscles, either antagonistic or synergistic, in both neurologically intact and impaired subjects.

The present protocol describes the simultaneous, bilateral assessment of the corticomotor response of the tibialis anterior and soleus during rest and tonic voluntary activation using a single pulse transcranial magnetic stimulation and neuronavigation system.

経頭蓋磁気刺激の移動による足首の筋の皮質脊髄路の経路の二国間の評価

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans ...

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, causal evidence of brain area activation leading to a behavior is often left missing. Transcranial direct current stimulation (tDCS), which can temporarily alter brain cortical excitability and activity, is a noninvasive neurophysiological tool used to study causal relationships in the human brain. High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) is a noninvasive brain stimulation (NIBS) technique that produces a more focal current compared to conventional tDCS. Traditionally, the stimulation location has been roughly determined through the 10-20 EEG system, because determining precise stimulation points can be difficult. This protocol uses a 3D digitizer with HD-tDCS to increase accuracy in determination of stimulation points. The method is demonstrated using a 3D digitizer for more accurate localization of stimulation points in the right temporo-parietal junction (rTPJ).

Presented here is a protocol to achieve higher accuracy in determination of stimulation location combining a 3D digitizer with high-definition transcranial direct current stimulation.

高精細経頭蓋直流刺激を用いた3Dデジタイザーを用いた刺激位置決定

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...

Electrocorticographic Recording of Cerebral Cortex Areas Manipulated Using an Adeno-Associated Virus Targeting Cofilin in Mice

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. Adeno-associated viruses (AAVs) are increasingly used to improve understanding of brain circuits and their functions. The AAV-mediated manipulation of specific cell populations and/or of precise molecular components has been tremendously useful to identify new sleep regulatory circuits/molecules and key proteins contributing to the adverse effects of sleep loss. For instance, inhibiting activity of the filamentous actin-severing protein&#160;cofilin&#160;using AAV prevents sleep deprivation-induced memory impairment. Here, a protocol is&#160;described that combines the manipulation of cofilin function in a cerebral cortex area with the recording of ECoG activity to examine whether cortical cofilin modulates the wakefulness and sleep ECoG signals. AAV injection is performed during the same surgical procedure as the implantation of ECoG and electromyographic (EMG) electrodes in adult male and female mice. Mice are anesthetized, and their heads are shaved. After skin cleaning and incision, stereotaxic coordinates of the motor cortex are determined, and the skull is pierced at this location. A cannula prefilled with an AAV expressing cofilinS3D, an inactive form of cofilin, is slowly positioned in the cortical tissue. After AAV infusion, gold-covered screws (ECoG electrodes) are screwed through the skull and cemented to the skull with gold wires inserted in the neck muscles (EMG electrodes). The animals are allowed three weeks to recover and to ensure sufficient expression of cofilinS3D. The infected area and cell type are verified using immunohistochemistry, and the ECoG is analyzed using visual identification of vigilance states and spectral analysis. In summary, this combined methodological approach allows the investigation of the precise contribution of molecular components regulating neuronal morphology and connectivity to the regulation of synchronized cerebral cortex activity during wakefulness and sleep.

This article describes a protocol for the manipulation of molecular targets in the cerebral cortex using adeno-associated viruses and for monitoring the effects of this manipulation during wakefulness and sleep using electrocorticographic recordings.

マウスにおけるコフィリンを標的とするアデノ関連ウイルスを用いて操作した大脳皮質領域の電気コルチコチコ

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. ...

Analysis of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage with High Frequency Transcranial Duplex Ultrasound

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A problem encountered in experimental studies using murine models of SAH is that methods for in vivo monitoring of cerebral vasospasm in mice are lacking. Here, we demonstrate the application of high frequency ultrasound to perform transcranial Duplex sonography examinations on mice. Using the method, the internal carotid arteries (ICA) could be identified. The blood flow velocities in the intracranial ICAs were accelerated significantly after induction of SAH, while blood flow velocities in the extracranial ICAs remained low, indicating cerebral vasospasm. In conclusion, the method demonstrated here allows functional, noninvasive in vivo monitoring of cerebral vasospasm in a murine SAH model.

The aim of this manuscript is to present a sonography-based method that allows in vivo imaging of blood flow in cerebral arteries in mice. We demonstrate its application to determine changes in blood flow velocities associated with vasospasm in murine models of subarachnoid hemorrhage (SAH).

高周波経頭蓋二重超音波を用いたくも膜下出血のマウスモデルにおける脳血管れん縮の解析

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A ...

Whole-Brain 3D Activation and Functional Connectivity Mapping in Mice using Transcranial Functional Ultrasound Imaging

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ultrafast doppler angiography. As brain perfusion is strongly linked to local neuronal activity, this technique allows the whole-brain 3D mapping of task-induced regional activation as well as resting-state functional connectivity, non-invasively, with unmatched spatio-temporal resolution and operational simplicity. In comparison with fMRI (functional magnetic resonance imaging), a main advantage of fUS imaging consists in enabling a complete compatibility with awake and behaving animal experiments. Moreover, fMRI brain mapping in mice, the most used preclinical model in Neuroscience, remains technically challenging due to the small size of the brain and the difficulty to maintain stable physiological conditions. Here we present a simple, reliable and robust protocol for whole-brain fUS imaging in anesthetized and awake mice using an off-the-shelf commercial fUS system with a motorized linear transducer, yielding significant cortical activation following sensory stimulation as well as reproducible 3D functional connectivity pattern for network identification.

This protocol describes the quantification of volumetric cerebral hemodynamic variations in the mouse brain using functional ultrasound (fUS). Procedures for 3D functional activation map following sensory stimulation as well as resting-state functional connectivity are provided as illustrative examples, in anesthetized and awake mice.

経頭蓋機能超音波画像を用いたマウスにおける脳全体3D活性化と機能結合性マッピング

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ...

経頭蓋中大脳動脈閉塞マウスモデルの確立

A Modified Transcranial Middle Cerebral Artery Occlusion Model to Study Stroke Outcomes in Aged Mice

In experimental stroke research, middle cerebral artery occlusion (MCAO) with an intraluminal filament is widely used to model ischemic stroke in mice. The filament MCAO model typically exhibits a massive cerebral infarction in C57Bl/6 mice that sometimes includes brain tissue in the territory supplied by the posterior cerebral artery, which is largely due to a high incidence of posterior communicating artery atresia. This phenomenon is considered a major contributor to the high mortality rate observed in C57Bl/6 mice during long-term stroke recovery after filament MCAO. Thus, many chronic stroke studies exploit distal MCAO models. However, these models usually produce infarction only in the cortex area, and consequently, the assessment of post-stroke neurologic deficits could be a challenge. This study has established a modified transcranial MCAO model in which the MCA at the trunk is partially occluded either permanently or transiently via a small cranial window. Since the occlusion location is relatively proximal to the origin of the MCA, this model generates brain damage in both the cortex and striatum. Extensive characterization of this model has demonstrated an excellent long-term survival rate, even in aged mice, as well as readily detectable neurologic deficits. Therefore, the MCAO mouse model described here represents a valuable tool for experimental stroke research.

著者スポットライト:脳卒中研究における革新的な技術と将来の方向性 

This protocol demonstrates a unique mouse stroke model with a medium-sized infarct and an excellent survival rate. This model allows preclinical stroke researchers to extend the ischemia duration, use aged mice, and assess long-term functional outcomes.

高齢マウスの脳卒中転帰を研究するための修正経頭蓋中大脳動脈閉塞モデル

In experimental stroke research, middle cerebral artery occlusion (MCAO) with an intraluminal filament is widely used to model ischemic stroke in mice. ...