我々は彼らの設備、専門知識と助けを提供するための脳の製品GmbH社に感謝いたします。この研究は経済学とドイツ宇宙機関（DLR）50WB0819から助成金を介して技術の連邦省によって資金を供給された。

1。実験手順<ol><li>地上で飛行前の準備 - 主題準備が空港で別室で行われます。 （飛行前に1〜2時間） <ol><li> EEG / NIRSのキャップの取り付け<ol><li>電極とNIRセンサーは脳波キャップを使用して頭皮に添付されています。このメソッドは、センサーの位置が正しいことを保証します。 </li><li>キャップのサイズは、被験者の頭部の大きさによって決定されます。 </li><li>演算子は、キャップの正しい位置の確認します。 CZの電極は、頂点（[後]頭骨とタマネギの間の点の中間）、PO9 - PO10上にあり、FP1 - FP2電極が水平になる、キャップは対称です。 </li><li>心拍数の電極を胸に置かれている</li></ol></li><li>インピーダンスの最小化<ol><li>脳の製品actiCAP電極は、コントロールボックスに接続されています。 </li><li>すべての電極は、インピーダンス測定が開始されると、赤色の電源LEDが、含まれています。 </li><li>髪の毛は鈍先端が針と電極の先端から離れて移動されます。 </li><li>ゲルは、電極の先端と皮膚の表面との間に注入されます。 </li><li>インピーダンスが減少するなど、LEDの変化の色、。ターゲットインピーダンスの値が達成されている場合、最初の赤い色が黄色になると、黄色は、緑色になります。 </li><li>アクティブ電極は、この値以下の良好な信号対ノイズ比を提供するので、ターゲットインピーダンスは25キロオームである。したがって、キャップの準備は、迅速かつ便利です。 </li><li>演算子は、リファレンスとグラウンド電極、およびすべての他の電極の繰り返しで作業を開始します。 </li></ol></li></ol></li><li>ボード飛行前の準備について<ol><li>プレ測定<ol><li>被験者は実験中に配置されている、シートベルトが緩く固定されている</li><li>ケーブルが接続され、電池がロードされます。 </li><li>演算子は脳波とNIRSモジュールを開始、接続性およびEEG / NIRS信号の品質を制御します。 </li><li>休止状態EEG / NIRSを記録する。被験者は、任意のタスクを持っていない。 </li><li>録音が停止されます。 </li><li>被験者は、地面に認知タスクを実行します。認知タスクが注目/計算タスク（です<a href="http://itunes.apple.com/us/app/chalkboard-challenge/id317961833?mt=8">http://itunes.apple.com/us/app/chalkboard-challenge/id317961833?mt=8</a>被験者はより大きい式のその側面を特定する必要があります）、スピードと精度との関係で他の。 </li></ol></li><li>装置の保管<ol><li>オペレータは、カメラと離陸用にiPhoneを格納します。 </li></ol></li></ol></li><li>飛行測定で<ol><li>準備<ol><li>オペレータは、手すりにビデオカメラをマウントし、記録を開始します。 </li><li> iPhoneのは、被験者の上肢に配置されます。 </li><li>オペレータは、EEGとNIRSモジュールを開始しますEEG / NIRS信号の品質を制御し、記録を開始します。 </li></ol></li><li>測定<ol><li>被験者は放物線11月15日と16から20の間に5つの放物線の二つのブロックの間に認知タスクを実行します。タスクは、無重力または標準重力でランダムな順序で実行されます。のみ休止状態EEG / NIRSは、最初の10放物線の間に記録されます。最後の放物線は（図1参照）がない以前の測定の場合に使用されます。 </li><li>演算子は、録音を制御し、主題を指示する。演算子は、認知テストと時間のすべての結果を書き込みます。 </li></ol></li></ol></li><li>地上飛行後の測定で<ol><ol><li>休止状態NIRS /脳波測定が行われる。 </li></ol></ol></li></ol>我々は、（シュナイダーら2008 + 2009年）の前に示すように無重力中に増加した脳の活性化を見つけることを期待。我々は、さらにその無重力で前頭葉の脳と重力で下の酸素組織の増加酸素組織を参照してください期待しています。注目のタスクが原因で無重力の高い中心的な活性化と覚醒に無重力でさらに多分前と後の飛行をしに比べて全体の飛行中に損なわれることになっています。 2。代表的な結果我々は前頭皮質の増加、脳皮質の活動を観察し、頭と後頭葉皮質、2000年に活動を減少することができた過重力の相から無重力への移行のマッピング - 2350ミリ無重力の発症（図2a、b）の後。 sLORETAは、モータの計画、組織と規制の過程で感覚とニーモニック情報の統合と執行機能に関与することが知られている背外側前頭前野、ブロードマンの脳地図のエリア9、（図3a、bにこの増加前頭葉の活性化をローカライズ許可）。さらに、被験者2は、ブロードマンエリア6、体の安定化の過程で感覚指導の役割を果たしている（図3bを参照）運動前野、の増加を示した。 最初の10個の放物線で平均、NIRS分析では、過重力の科目の両方の減少酸素化ヘモグロビン（HHB）濃度と同様に無重力状態で増加した酸素化ヘモグロビン（O2Hb）が明らかになった。被検体1のHHBヘモグロビンのために我々は前に無重力だけでなく、無重力後の無重力と重力の相の間に減少に過重力の相の増加の傾向を発見した。この主題O2Hbでは放物線に続くベースライン10〜15秒に戻っていた。コントラストのテーマ2では前に無重力に過重力の段階でO2Hbの減少とともにわずかに増加、無重力後の過重力時の無重力状態の間に増加と減少を示した。この主題O2Hbために約30秒以下の放物線（図4a、b）のために減少させるために残った認知タスクは、プリフライトのセッションに比べて飛行中に通常の重力の参加者の両方のパフォーマンスが低下するの得点をもたらした。唯一の主題2 weightlessnes（図5）に減少したスコアを示した。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig1.jpg" alt="図1" /> 図1。パラボリックフライトシーケンス。飛行中の作業と測定のため、放物線の数は、灰色で示されている、アポストロフィと数字は、放物線の間に長い休憩の長さを示します。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2a.jpg" alt="図2a" /> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2b.jpg" alt="図2b" /> 無重力で2500ミリ秒までの無重力の前に500ミリ秒の時間枠（重力で）上の2科目の図2は、マッピングビュー。ビューには、頭の上からのものである。多少の円は、電極位置、青の色が減少し、マイクロボルトでelectrocortical活動の赤い色の増加に黄色を示している。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3a.jpg" alt="図3a" /> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3b.jpg" alt="図3b" /> 図3 3ロレタビュー。（上：上記、左下から：左側から、右下：バックから）無重力の発症後の2350ミリ秒までは2000ミリ秒の時間枠上の2科目の。赤い色は増加し脳の活動を示している。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4a.jpg" alt="図4a" /> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4b.jpg" alt="図4b" /> 図4 NIRSトレース（赤：酸素化ヘモグロビン、青：重力レベル：黒脱酸素化ヘモグロビン、）。：最初の重力の段階（1.8以上、通常の重力で放物線（黄色の領域1G）の前に40秒から一放物線の期間にわたってG：青の領域）、無重力（0G：赤の領域）と第二重力の相（1.8G：放物線の後40秒までの青色の部分）。重力レベルは（トレースの減少は、通常の重力（1G）に等しい0から始まる重力の増加を意味する。ここに示すデータは10放物線の平均である逆に表示されます。 <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig5.jpg" alt="図5" /> 図5。測定の飛行前のトレーニングや無重力の機内（0G）と通常の重力（1G）のパフォーマンス参加者1の認知タスクのスコア（青のトレース）と2（赤のトレース）。

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	<li>Santo, N. G. D. e., Cirillo, M., Kirsch, K. A., Correale, G., Drummer, C., Frassl, W., Perna, A. F., Stazio, E. D. i., Bellini, L., Gunga, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anemia+and+erythropoietin+in+space+flights.">Anemia and erythropoietin in space flights.</a> Semin Nephrol. 25, 379-387 (2005).</li><li>Ellis, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collisions+in+space.">Collisions in space.</a> , 4-9 (2000).</li><li>Genik, R. J. 2. n. d., Green, C. C., Graydon, F. X., Armstrong, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cognitive+avionics+and+watching+spaceflight+crews+think:+generation-after-next+research+tools+in+functional+neuroimaging.+Aviat+Space+Environ+Med+76.">Cognitive avionics and watching spaceflight crews think: generation-after-next research tools in functional neuroimaging. Aviat Space Environ Med 76.</a> , 208-212 (2005).</li><li>Schneider, S., Brummer, V., Carnahan, H., Dubrowski, A., Askew, C. D., Struder, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+happens+to+the+brain+in+weightlessness?+A+first+approach+by+EEG+tomography.">What happens to the brain in weightlessness? A first approach by EEG tomography.</a> Neuroimage. 42, 1316-1323 (2008).</li><li>Schneider, S., Brummer, V., Mierau, A., Carnahan, H., Dubrowski, A., Strueder, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+brain+cortical+activity+during+parabolic+flights+has+no+influence+on+a+motor+tracking+task.">Increased brain cortical activity during parabolic flights has no influence on a motor tracking task.</a> Exp Brain Res. 185, 571-579 (2008).</li><li>Schneider, S., Brummer, V., Gobel, S., Carnahan, H., Dubrowski, A., Struder, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parabolic+flight+experience+is+related+to+increased+release+of+stress+hormones.">Parabolic flight experience is related to increased release of stress hormones.</a> Eur J Appl Physiol. 100, 301-308 (2007).</li></ol>

この記事の生産は、脳の製品、社が後援した。ローランドCsuhajは、この記事で使用する楽器を製造して脳の製品、社の従業員です。

これまでの極端な条件下では欠落している脳イメージング手法認知能力や精神状態に障害の基礎となる神経生理学的プロセスのために評価されていない。本稿では、パラボリックフライトの過程で脳皮質活動と酸素レベルの変化を表示することができたとロレタとNIRSと組み合わせて脳波を用いて脳内でこれらの変更をローカライズすることができます。予想通り、我々は、前頭葉の脳領域（ブロードマンエリア9 +6）に局在していた無重力中electrocortical活性の増加を、発見。結果は、遷移脳皮質活動の後、約2000ミリ秒は、主に前頭葉の脳領域に変更されることを示している。それは、ブロードマンの領域6,9におけるこの増加した活動は、重力変化の条件でボディの安定性だけでなく、運動能力を維持するために、変更した重力状態を検出し、処理する脳のメカニズムを反映していると想定される場合があります。 血行動態の変化については、放医研ではHHB​​は中等度の変化を示したのに対し、前頭葉の脳のO2Hbが劇的に、最初の過重力相と無重量の増加で減少することを明らかにした。したがって、この効果は、単に血液量の変化に起因することができます。可能性が高く、これはO2Hbの増加が1.8 Gから0G（特に図4の）への移行の前に長い発生、特にとして、脳自動調節の種類を反映するように思われる。コントラストO2HbとHHB第二重力の相の減少の両方で。 認知タスクの結果は、通常の重力やプリフライトのセッションに比べて機内無重力の間に明確な障害を示していない。 2つの主題は明確な文の結果に基づいてパラボリックフライトや脳の活動と酸素化レベルでの増加とともに無重力では認知能力に影響を与えるかどうかが可能です。以前の研究は、このコンテキストのストレスにも役割（シュナイダーら、2007）を果たすかもしれないことを信じる理由を与える、コルチゾール濃度にもかかわらず、何の変更は、両方の科目を得ることはできなかった。さらにデータは、これらの知見を検証するために、脳皮質活動の変化、血行動態の変化だけでなく、認知能力の相関関係を可能にするために必要とされる。 変更重力のさまざまな段階を通して地元の脳皮質活動の変化と酸素化レベルのその監視を示したものであり、このホワイトペーパーでは、NIRSとロレタと組み合わせて脳波使用することで可能になります。これらの結果は、宇宙研究のための成功であり、重力や無重力で脳皮質活動の複雑でローカルの変更を表示し、脳内の客観的変化と精神的またはモーターのテストを相関させるようになります。次のステップは、長期的な宇宙ミッションの間にこの方法を適用することです。

coherence between brain cortical function and neurocognitive performance during changed gravity conditions

短期、中期および長期の無重力時の認知機能のこれまでの研究で、精神的および/またはモータのプロセスが唯一の自然の中で記述され、そして心理的側面に焦点を当てている。今までは、神経生理学的パラメータの客観的な観察 ​​が行われていない-間違いなく、技術と方法論を意味するので、利用されていない- 、無重力の神経生理学的影響への調査は彼らの幼年時代（。シュナイダーら 2008）にあります。 このような陽電子放射断層撮影（PET）や磁気共鳴画像（MRI）などのイメージング技術は、空間にはほとんど適用されることですが、非侵襲的な近赤外分光法（NIRS）の手法は、リアルタイムで脳の血行動態のプロセスをマッピングする方法を示しそれは両方とも比較的安価であり、過酷な条件下で用いることができること。脳波（EEG）との組み合わせはelectrotomography（ロレタ）を使用してインスタンスのために、より細かい時間分解能でだけでなく、より深い局在と重力の条件を変更することでelectrocorticalプロセスを以下の可能性を開きます。 これまでの研究では、通常の重力条件下でβ周波数活性の上昇とパラボリックフライト中の無重力条件下で低下を示した（シュナイダーら。2008A + B）。傾斜の研究では、パラボリックフライトの変更はむしろ血行動態の変化よりも感情的なプロセスを反映するかもしれないこと、を示唆できるように脳機能の異なる変化を明らかにした。しかし、これらが変更さ重力や脳内の血行動態変化の影響であるかどうかはまだ不明である。ロレタ/ EEGとNIRS組み合わせることで初めてそれが可能と脳の両方の血行動態と電気生理学的プロセスに対する無重力と低重力の影響をマッピングするために行う必要があります。当初は、これは放物線飛行中にフィージビリティスタディの一環として行われることです。その後、それはまた、中期および長期の宇宙飛行中に両方の技術を使用するために計画されています。 それは、血液量の長期的な再配分と仮定することができると脳への酸素の供給に関連した増加はまた、貧血のプロセスを担当している中枢神経系の変化につながる、とのパフォーマンスを低下させるオンにすることができます（デサントら、2005）、これは、ミッション（Genik ら、2005、エリス2000年）の成功と安全にとって極めて重要であることを意味します。 これらの結果に応じて、それは大規模な対策を開発し、使用することが必要となるだろう。 MARS500試験の初期結果は、心血管や運動系、スポーツと身体活動の文脈におけるその重要性に加えて、神経認知パラメータを改善する役割を果たすことができる、ことを示唆している。これは完全に確立する前に、しかし、神経生理学的プロセスおよび関連する神経認知障害に重力状態の変化の影響についての詳細を学ぶために必要であると思われる。

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Coherence between Brain Cortical Function and Neurocognitive Performance during Changed Gravity Conditions

脳の両方の血行動態と電気生理学的なプロセスで無重力と重力の効果は脳波とNIRSの技術によって放物線飛行の際に従うべきとしている。中期と長期の宇宙飛行中に行うことが計画されているより複雑な実験、のフィージビリティスタディ。

脳皮質機能および変更された重力状態の間、神経認知パフォーマンスとの間のコヒーレンス

Previous studies of cognitive, mental and/or motor processes during short-, medium- and long-term weightlessness have only been descriptive in nature, and ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

19.4K ビュー.  German Sport University Cologne. 脳の両方の血行動態と電気生理学的なプロセスで無重力と重力の効果は脳波とNIRSの技術によって放物線飛行の際に従うべきとしている。中期と長期の宇宙飛行中に行うことが計画されているより複雑な実験、のフィージビリティスタディ。

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Mapping Cortical Dynamics Using Simultaneous MEG/EEG and Anatomically-constrained Minimum-norm Estimates: an Auditory Attention Example

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the cortical networks involved in dynamical perceptual and cognitive tasks, such as attending to different sounds in a cocktail party. Many past studies have employed data recorded at the sensor level only, i.e., the magnetic fields or the electric potentials recorded outside and on the scalp, and have usually focused on activity that is time-locked to the stimulus presentation. This type of event-related field / potential analysis is particularly useful when there are only a small number of distinct dipolar patterns that can be isolated and identified in space and time. Alternatively, by utilizing anatomical information, these distinct field patterns can be localized as current sources on the cortex. However, for a more sustained response that may not be time-locked to a specific stimulus (e.g., in preparation for listening to one of the two simultaneously presented spoken digits based on the cued auditory feature) or may be distributed across multiple spatial locations unknown a priori, the recruitment of a distributed cortical network may not be adequately captured by using a limited number of focal sources.
Here, we describe a procedure that employs individual anatomical MRI data to establish a relationship between the sensor information and the dipole activation on the cortex through the use of minimum-norm estimates (MNE). This inverse imaging approach provides us a tool for distributed source analysis. For illustrative purposes, we will describe all procedures using FreeSurfer and MNE software, both freely available. We will summarize the MRI sequences and analysis steps required to produce a forward model that enables us to relate the expected field pattern caused by the dipoles distributed on the cortex onto the M/EEG sensors. Next, we will step through the necessary processes that facilitate us in denoising the sensor data from environmental and physiological contaminants. We will then outline the procedure for combining and mapping MEG/EEG sensor data onto the cortical space, thereby producing a family of time-series of cortical dipole activation on the brain surface (or "brain movies") related to each experimental condition. Finally, we will highlight a few statistical techniques that enable us to make scientific inference across a subject population (i.e., perform group-level analysis) based on a common cortical coordinate space.

We use magneto- and electroencephalography (MEG/EEG), combined with anatomical information captured by magnetic resonance imaging (MRI), to map the dynamics of the cortical network associated with auditory attention.

同時MEG / EEGおよび解剖学的に制約のある最小ノルム推定値を使用してマッピング皮質ダイナミクス：聴覚注意の例

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the ...

神経科学

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

Optical coherence tomography (OCT) is a biomedical imaging technique with high spatial-temporal resolution. With its minimally invasive approach OCT has been used extensively in ophthalmology, dermatology, and gastroenterology1-3. Using a thinned-skull cortical window (TSCW), we employ spectral-domain OCT (SD-OCT) modality as a tool to image the cortex in vivo. Commonly, an opened-skull has been used for neuro-imaging as it provides more versatility, however, a TSCW approach is less invasive and is an effective mean for long term imaging in neuropathology studies. Here, we present a method of creating a TSCW in a mouse model for in vivo OCT imaging of the cerebral cortex.

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

We present a method of creating a thinned-skull cortical window (TSCW) in a mouse model for in vivo OCT imaging of the cerebral cortex.

ための間引き頭蓋骨皮質ウィンドウ·テクニック<emインビボで&gt;</em&gt;光干渉断層イメージング

Optical coherence tomography (OCT) is a biomedical imaging technique  with high spatial-temporal resolution. With its minimally invasive approach OCT  has ...

Juxtasomal Biocytin Labeling to Study the Structure-function Relationship of Individual Cortical Neurons

The cerebral cortex is characterized by multiple layers and many distinct cell-types that together as a network are responsible for many higher cognitive functions including decision making, sensory-guided behavior or memory. To understand how such intricate neuronal networks perform such tasks, a crucial step is to determine the function (or electrical activity) of individual cell types within the network, preferentially when the animal is performing a relevant cognitive task. Additionally, it is equally important to determine the anatomical structure of the network and the morphological architecture of the individual neurons to allow reverse engineering the cortical network. Technical breakthroughs available today allow recording cellular activity in awake, behaving animals with the valuable option of post&#160;hoc identifying the recorded neurons. Here, we demonstrate the juxtasomal biocytin labeling technique, which involves recording action potential spiking in the extracellular (or loose-patch) configuration using conventional patch pipettes. The juxtasomal recording configuration is relatively stable and applicable across behavioral conditions, including anesthetized, sedated, awake head-fixed, and even in the freely moving animal. Thus, this method allows linking cell-type specific action potential spiking during animal behavior to reconstruction of the individual neurons and ultimately, the entire cortical microcircuit. In this video manuscript, we show how individual neurons in the juxtasomal configuration can be labeled with biocytin in the urethane-anaesthetized rat for post&#160;hoc identification and morphological reconstruction.

To understand the structure of neuronal networks, functional and morphological characterization of individual neurons is a necessity. Here, we demonstrate juxtasomal biocytin labeling, which allows electrophysiological recordings in the extracellular configuration, yet maintaining the ability to intracellularly label the neuron for post&#160;hoc reconstruction of dendritic and axonal architecture.

Juxtasomalビオシチン標識は、個々の皮質ニューロンの構造機能相関を研究するために、

The cerebral cortex is characterized by multiple layers and many distinct cell-types that together as a network are responsible for many higher cognitive ...

Subtype-selective Electroporation of Cortical Interneurons

The study of central nervous system (CNS) maturation relies on genetic targeting of neuronal populations. However, the task of restricting the expression of genes of interest to specific neuronal subtypes has proven remarkably challenging due to the relative scarcity of specific promoter elements. GABAergic interneurons constitute a neuronal population with extensive genetic and morphological diversity. Indeed, more than 11 different subtypes of GABAergic interneurons have been characterized in the mouse cortex1. Here we present an adapted protocol for selective targeting of GABAergic populations. We achieved subtype selective targeting of GABAergic interneurons by using the enhancer element of the homeobox transcription factors Dlx5 and Dlx6, homologues of the Drosophila distal-less (Dll) gene2,3, to drive the expression of specific genes through in utero electroporation.

This procedure shows how to target interneurons in the developing mouse forebrain by means of in utero electroporation. This technique was particularly efficient to achieve selective gene expression in interneuron subtypes destined to the superficial layers of the cortex.

皮質介在ニューロンのサブタイプ選択的エレクトロポレーション

The study of central nervous system (CNS) maturation relies on genetic targeting of neuronal populations. However, the task of restricting the expression ...

Imaging Serotonergic Fibers in the Mouse Spinal Cord Using the CLARITY/CUBIC Technique

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal cord of the majority of these fiber systems have not been thoroughly investigated in any species. Serotonergic fibers, which project to the spinal cord, have been studied in rats and opossums on histological sections and their functional significance has been deduced based on their fiber termination pattern in the spinal cord. With the development of CLARITY and CUBIC techniques, it is possible to investigate this fiber system and its distribution in the spinal cord, which is likely to reveal previously unknown features of serotonergic supraspinal pathways. Here, we provide a detailed protocol for imaging the serotonergic fibers in the mouse spinal cord using the combined CLARITY and CUBIC techniques. The method involves perfusion of a mouse with a hydrogel solution and clarification of the tissue with a combination of clearing reagents. Spinal cord tissue was cleared in just under two weeks, and the subsequent immunofluorescent staining against serotonin was completed in less than ten days. With a multi-photon fluorescent microscope, the tissue was scanned and a 3D image was reconstructed using Osirix software.

Supraspinal projections are important for pain perception and other behaviors, and serotonergic fibers are one of these fiber systems. The present study focused on the application of the combined CLARITY/CUBIC protocol to the mouse spinal cord in order to investigate the termination of these serotonergic fibers.

CLARITY / CUBIC技術を用いたマウスの脊髄にセロトニン繊維のイメージング

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal ...

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 ...

Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent development of thin, flexible ECoG electrodes has enabled conduction of stable recordings of large-scale cortical activity. We have developed a whole-cortical ECoG array for the common marmoset. The array continuously covers almost the entire lateral surface of cortical hemisphere, from the occipital pole to the temporal and frontal poles, and it captures whole-cortical neural activity in one shot. This protocol describes a chronic implantation procedure of the array in the epidural space of the marmoset brain. Marmosets have two advantages regarding ECoG recordings, one being the homologous organization of anatomical structures in humans and macaques, including frontal, parietal, and temporal complexes. The other advantage is that the marmoset brain is lissencephalic and contains a large number of complexes, which are more difficult to access in macaques with ECoG, that are exposed to the brain surface.These features allow direct access to most cortical areas beneath the surface of the brain. This system provides an opportunity to investigate global cortical information processing with high resolutions at a sub-millisecond order in time and millimeter order in space.

We have developed a whole-cortical electrocorticographic array for the common marmoset that continuously covers almost the entire lateral surface of cortex, from the occipital pole to the temporal and frontal poles. This protocol describes a chronic implantation procedure of the array in the epidural space of the marmoset brain.

一般的なセットの全皮質のシェットランドシープドッグ配列の慢性注入

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent ...

Flow Cytometric Analysis of Multiple Mitochondrial Parameters in Human Induced Pluripotent Stem Cells and Their Neural and Glial Derivatives

Mitochondria are important in the pathophysiology of many neurodegenerative diseases. Changes in mitochondrial volume, mitochondrial membrane potential (MMP), mitochondrial production of reactive oxygen species (ROS), and mitochondrial DNA (mtDNA) copy number are often features of these processes. This report details a novel flow cytometry-based approach to measure multiple mitochondrial parameters in different cell types, including human induced pluripotent stem cells (iPSCs) and iPSC-derived neural and glial cells. This flow-based strategy uses live cells to measure mitochondrial volume, MMP, and ROS levels, as well as fixed cells to estimate components of the mitochondrial respiratory chain (MRC) and mtDNA-associated proteins such as mitochondrial transcription factor A (TFAM). 
By co-staining with fluorescent reporters, including MitoTracker Green (MTG), tetramethylrhodamine ethyl ester (TMRE), and MitoSox Red, changes in mitochondrial volume, MMP, and mitochondrial ROS can be quantified and related to mitochondrial content. Double staining with antibodies against MRC complex subunits and translocase of outer mitochondrial membrane 20 (TOMM20) permits the assessment of MRC subunit expression. As the amount of TFAM is proportional to mtDNA copy number, the measurement of TFAM per TOMM20 gives an indirect measurement of mtDNA per mitochondrial volume. The entire protocol can be carried out within 2-3 h. Importantly, these protocols allow the measurement of mitochondrial parameters, both at the total level and the specific level per mitochondrial volume, using flow cytometry.

This study reports a novel approach to measure multiple mitochondrial functional parameters based on flow cytometry and double staining with two fluorescent reporters or antibodies to detect changes in mitochondrial volume, mitochondrial membrane potential, reactive oxygen species level, mitochondrial respiratory chain composition, and mitochondrial DNA.

ヒト人工多能性幹細胞における複数のミトコンドリアパラメータとその神経およびグリア誘導体のフローサイトメトリー解析

Mitochondria are important in the pathophysiology of many neurodegenerative diseases. Changes in mitochondrial volume, mitochondrial membrane potential ...

Investigation of Spatial Interaction Between Astrocytes and Neurons in Cleared Brains

Combining viral vector transduction and tissue clearing using the CLARITY method makes it possible to simultaneously investigate several types of brain cells and their interactions. Viral vector transduction enables the marking of diverse cell types in different fluorescence colors within the same tissue. Cells can be identified genetically by activity or projection. Using a modified CLARITY protocol, the potential sample size of astrocytes and neurons has grown by 2-3 orders of magnitude. The use of CLARITY allows the imaging of complete astrocytes, which are too large to fit in their entirety in slices, and the examination of the somata with all their processes. In addition, it provides the opportunity to investigate the spatial interaction between astrocytes and different neuronal cell types, namely, the number of pyramidal neurons in each astrocytic domain or the proximity between astrocytes and specific inhibitory neuron populations. This paper describes, in detail, how these methods are to be applied.

Combining viral vector transduction and brain clearing using the CLARITY method allows the investigation of a large number of neurons and astrocytes simultaneously.

クリア脳におけるアストロサイトとニューロンの空間的相互作用の解明

Combining viral vector transduction and tissue clearing using the CLARITY method makes it possible to simultaneously investigate several types of brain ...

Robust and Highly Reproducible Generation of Cortical Brain Organoids for Modelling Brain Neuronal Senescence In Vitro

Brain organoids are three-dimensional models of the developing human brain and provide a compelling, cutting-edge platform for disease modeling and large-scale genomic and drug screening. Due to the self-organizing nature of cells in brain organoids and the growing range of available protocols for their generation, issues with heterogeneity and variability between organoids have been identified. In this protocol paper, we describe a robust and replicable protocol that largely overcomes these issues and generates cortical organoids from neuroectodermal progenitors within 1 month, and that can be maintained for more than 1 year. This highly reproducible protocol can be easily carried out in a standard tissue culture room and results in organoids with a rich diversity of cell types typically found in the developing human cortex. Despite their early developmental make-up, neurons and other human brain cell types will start to exhibit the typical signs of senescence in neuronal cells after prolonged in vitro culture, making them a valuable and useful platform for studying aging-related neuronal processes. This protocol also outlines a method for detecting such senescent cells in cortical brain organoids using senescence-associated beta-galactosidase staining.

Robust and Highly Reproducible Generation of Cortical Brain Organoids for Modelling Brain Neuronal Senescence In Vitro

In this study, we provide a detailed technique for a simple yet robust cortical organoid culture system using standard feeder-free hPSC cultures. This is a rapid, efficient, and reproducible protocol for generating organoids that model aspects of brain senescence in vitro.

インビトロでの脳ニューロン老化のモデリングのための皮質脳オルガノイドの堅牢で再現性の高い生成

Brain organoids are three-dimensional models of the developing human brain and provide a compelling, cutting-edge platform for disease modeling and ...