NIH NIBIB RO1 : 1R01EB009103 - 01 임상 Neuroengineering 교육 프로그램 (1 T90 DK070079 - 01) 월리스 H 쿨터 재단 NIH 기관 임상 및 Translational 과학 수상 NIH / NCRR 1KL2RR025012 - 01 위스콘신 동창회 연구 재단

실험 절차 <ol><li> EEG 전극을 연결 <ol><li> 전극 뇌파 뚜껑을 사용하여 두피에 부착됩니다; 10-20 국제 시스템에 의해 지정된대로 이것이 전극은 두피에 적절한 위치에 있도록하는 과정을 간소화합니다. </li><li> 뚜껑을 배치하려면 매우 특별한 펜이나 기타 유사한 방법을 사용하여 주제의 두피에 정점을 표시합니다. 이렇게하려면 주제에 nasion 및 inion 찾기로 시작합니다. 줄자를 사용하여이 두 위치 사이의 거리를 찾으십시오. 두 점, 또는 거리의 50 % 사이에 포인트 미드웨이 정점이다. 나중에 참조할 수 있도록 그 시점에 표시를합니다. 기타 10-20 포인트는 비슷한 방식으로 찾을 수 있습니다. </li><li> 뚜껑에있는 CZ 전극을 찾아, 그리고 버텍스에 위치. CZ의 고정을 유지할 수있다는 것은, 머리에 뚜껑을 살짝. Fpz과 수준있는 Fz, CZ, 그리고 PZ 전극은 두피의 정중선에 있는지, 그리고 O1 - O2 전극은 오즈와 수평과 레벨 것을, 그리고 Fp1 - Fp2 있는지 확인합니다. </li><li> 이제 참조 전극을 부착, 어떤 일반적으로 귓불에 클립. </li><li> 전극은 두피와 낮은 임피던스 접촉을 할 수 있도록 다음, 전극은 전도성 젤로 가득합니다. 이렇게하려면 야기한 스쳐 바늘로 작은 주사기가 젤로 가득 차 있습니다. 또한, 그것은 젤이 연결이 잘되었는지 확인하기 위해 적용되는 동안 컴퓨터 화면에 EEG 흔적을 볼 도움이 될 수 있습니다. </li><li> 전극에 바늘을 삽입하고, 부드럽게 어떤 죽은 피부를 제거하기 위해 바늘로 두피를 마모. 그것을 너무 많이 넣다하지 않도록주의하고, 젤의 소량으로 전극을 입력합니다. 귀 참조 전극 시작하고,지면을 포함하여, 전극 모두 반복합니다. </li><li> 모든 5 kΩ 미만이어야 모든 채널에 대한 임피던스를 확인합니다. 이 방법은 사용중인 특정 앰프 시스템에 따라 달라질 수 있지만, 하드웨어를 통해 또는 BCI2000 통해서 임피던스를 확인 할 수 있어야합니다. </li><li> 전극 5 kΩ 이상있다면, 다시 바늘을 삽입하고, 좀 더 두피를 마모. 임피던스에 감소가 없다 않는 한 그것은 더 젤을 주​​입 필요가 없을 것입니다. </li></ol></li><li> EEG 보정 기능 구하기 <ol><li> 특히 세션 주제가 테스트되고 처음의 시작, 그것은 BCI을 제어하는​​ 데 사용할 수있는 뇌파 기능을 확인하는 데 유용합니다. 뮤과 베타 뇌파 리듬의 기본 속성은 모든 사람들에게 동일하지만, 이러한 기능은 사람으로부터 사람에게 다양하고, 따라서 이전에 다른 실험을 조정해야합니다 때문입니다. </li><li> 교정 세션에서 주제가 모니터에 표시 영상 신호에 대한 응답으로 자신의 손이나 발을 포함한 다양한 움직임을 상상하도록 지시합니다. 시작하려면, 컴퓨터 시스템은 연구자의 디스플레이 제어 소프트웨어를 포함하므로, 듀얼 모니터 모드용으로 구성된, 두 번째 모니터는 실험 결과를 표시해야합니다. </li><li> 귀하의 증폭기 소스 모듈 ARSignalProcessing 모듈 및 StimulusPresentation 모듈을 선택하여 BCI2000Launcher에서 BCI2000를 시작합니다. 이 예제에서, 우리는 g.USBamp 앰프를 제어하는​​ gUSBampSource 모듈을 사용하고 있습니다. </li><li> 피사체에 대한 매개 변수 파일, 앰프 및 모터 심사 작업을 추가합니다. 이들은 그들이 단순히 로드할 수 있도록 미리 구성되어야하며, 실험 시작할 수 있습니다. </li><li> 매개 변수 파일이 BCI2000Launcher에서 파일 목록에 추가되었습니다되면, 시작 버튼을 누릅니다. 모든 올바르게 작동하는 경우, BCI2000는 뇌파 데이터의 흔적이 나타납니다 시작하고, 주제의 모니터는 이전 실험의 시작 빈해야합니다. </li><li> 세션 동안, 화면도 비워두거나 같은 명령 &quot;라이트 항&quot;, &quot;레프트 항&quot;, &quot;양손&quot;또는 표시 명령은 3S로 화면에 나타납니다 &quot;모두 피트합니다.&quot;; 중 이번 주제는 지속적으로 움직임을 상상한다. 손 움직임이 열고 (예 : 테니스 공을 압박 등) 손을 폐쇄하고, 도보로 이동 (예, 두 발로 가속 페달에 눌러 같은) 앞뒤로 다리를 이동해야한다. 화면이 비어있는 경우, 몸은 완전히 긴장해야합니다. </li><li> 실행하는 동안, 각 신체 부분은 20 회 반복합니다. 이상적으로, 5 실행 총이되어야한다는 것을 의미, 100 데이터 포인트가 있어야합니다. 피사체가 더 상상 작업을 수행할 수 있기 때문에 여러 개의 세션을 통해 적은 실행이 필요합니다. </li></ol></li><li> EEG 기능 분석 <ol><li> 피사체가 자발적으로 BCI를 제어하기 위해 조절 할 수있는 뇌파 기능을 확인하기 위해 교정 데이터가 BCI2000에 포함되어있는 BCI2000 오프라인 분석 도구를 사용하여 오프라인 분석이다. 이 도구는 주파수 도메인 철에 수집된 데이터로 변환다른 운동하는 동안 변화하고, maximally 작업과 상관있는 주파수와 위치를 보여줍니다 atures. 이러한 기능은 다음 BCI 실험에서 사용할 수 있습니다. </li><li> 기능이 사용해야하는 확인하려면 BCI2000 오프라인 분석 도구를 시작합니다. BCI2000 자세한 사항은 상담을해야하는 분석 도구를 사용하기위한 광범위한 튜토리얼이 포함되어 있습니다. </li><li> EEG 기능이 강력하게 분석 도구에서 생산 플롯의 대형 R - 제곱 값을 찾는 각 운동과 상관되는 확인합니다. 가장 큰 R - 제곱 값 (예를 들어, 0.2보다 큰)의 채널 및 주파수 방식은 다음 특정 방향에 대한 제어 신호 구성 요소로 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 기능 오른쪽 조건에 대한 변화는 화면의 오른쪽으로 커서를 이동하도록 설정해야합니다. </li><li> 뮤 / 베타 리듬이 연관된 운동과 진폭의 감소 것을 기억하는 것도 중요하다. 그럼, 오른쪽으로 커서를 이동하기 위하여 X - 방향으로 긍정적인,이 기능은 그것과 관련된 부정적인 무게가 있어야합니다. </li><li> 선택된 채널과 주파수가 대뇌 피질 sensorimotor 리듬 알려진 속성과 일치해야합니다. , 상상 오른손의 움직임과 대응 중요한 변경 사항은 C3와 CP3 근처 contralateral (왼쪽) 모터 피질, 이상 볼 및 8-12 Hz에서 및 / 또는 18-28 Hz에서 근처를 중심으로해야합니다입니다. 마찬가지로, 왼손의 움직임은 C4와 CP4 전극 오른쪽 모터 피질을 통해 변화에 따라서해야하며, 발 움직임은 CZ 및 CPz 이상 나타납니다. 이러한 위치와 가치가 다른 경우, 그때는 다른 잡음 또는 임의 효과가 측정되었을 가능성이 큽니다이며, 제어 기능으로 구성하면 안됩니다. </li><li> 각 조건 들어, 네 개의 큰 R - 제곱 값은 채널 번호와 빈 번호의 관점에서 선정되어야합니다. 주파수 너무, 2 Hz에서 용기에 10-12 Hz에서에서 높은 R​​ - 제곱있는 기능을 준비하는 것은 빈 6 나타납니다. 손으로 이러한 값으로, 시스템 커서 컨트롤 작업에 대해 구성할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 온라인 피드백 세션 구성 <ol><li> BCI2000 실행기에서 커서 움직임 세션을 구성합니다. </li><li> 실험을 시작하기 전에, 몇 가지 매개 변수를 구성해야합니다. 첫째, 공간 필터는 일반적인 평균 기준으로 구성해야합니다. 이렇게하려면 설정 목록을 가져 BCI2000 운영자에 구성 언론 및 필터링 탭을 누르십시오. </li><li> SpatialFiltering로 이동하고 말하는 있도록 SpatialFilterType 드롭 다운 상자를 변경 &quot;일반적인 평균 기준 (자동차).&quot; </li><li> SpatialFilter 자동차 출력에서​​ 교정 세션에서 선택한 채널 이름이나 번호를 나열합니다. 예를 들어, &quot;C3 CP3는 C4 CP4 CZ CPz&quot;를 (따옴표없이) 입력하고, BCI2000 알 수있는 채널을 사용하는 (채널 레이블은 소스 탭에서 &quot;채널 이름&quot;필드 아래에 나열되어있는). </li><li> 다음 분류 매트릭스는 선택한 기능을 사용하도록 구성되어야합니다. 필터링 탭 아래 분류 매개 변수 및 언론 편집 매트릭스로 이동합니다. </li><li> 컬럼의 수는 4로 설정되어야하고, 행 번호를 선택한 기능의 총 수를 동일해야합니다. 각 매트릭스 행은 개별 기능에 해당합니다. </li><li> 첫 번째 열에는 두 번째 열을 컨트롤에 대한 선택 방식을 포함 사용되는 채널 이름의 모든 예, C3, C4 등 포함해야합니다. 그것도 빈 번호 또는 특정 주파수를 입력할 수 있습니다, &quot;6&quot;또는 &quot;11Hz&quot;를 입력하면 BinWidth 매개 변수는 소스 탭 아래 &quot;2 Hz에서&quot;이라고 제공된 같은 bin을 선택합니다. &quot;1&quot;의 가치는 수평 운동에 해당하고, &quot;2&quot;는 수직 운동에 해당하고, 세 번째 열에 출력 채널입니다. 채널 C3, CP3, C4, 그리고 CP4는 수평 커서 제어 작업을 위해 1로 설정해야합니다, C3, CP3, C4, CP4은 CZ과 CPz는 수직 커서 제어 작업을 2로 설정해야합니다. 마지막으로, 네 번째 열에는 기능 무게를 보유하고, 반대 의도한 방향으로 일치해야 예, C3와 CP3는 커서 오른쪽으로 이동하기 -1 가중치해야하고, C4와 CP4 그것이 왼쪽으로 이동 1 가중치해야합니다. 커서를 아래로 이동, CZ 및 CPz가 1 가중치해야하고, 커서까지를 이동, C3와 C4는 -1 가중치해야합니다. </li></ol></li><li> 커서 이동 작업 <ol><li> 시스템이 올바른 설정으로 구성됩니다 이제, 그것은 실험적 작업을 시작하는 시간이다. </li><li> 4 명과 교전 중 하나가 재판 중에 나타나도록 시스템이 구성되어 있습니다. 주제의 목표는 운동의 원하는 방향으로 (예, 등, 아래로 이동 오른쪽 발을 이동 오른쪽)에 해당하는 상상 움직임을 사용하여 올바른 대상으로 커서를 이동하는 것입니다. </li><li> 첫 번째 시련은 커서가 대상의 축에 제약이 있습니다. 그것은 대상의 상단이나 하단에있다면, 그것은이다가능 위나 아래로 커서를 이동하고, 그것에있는 경우 왼쪽 또는 화면의 오른쪽 커서에만 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동할 수 있습니다. </li><li> 실행이 시작되면 문자 &quot;T&quot;는 2 초 화면에 나타납니다. 다음 목표 중 하나는 1 초 동안 나타납니다. </li><li> 이 1 초 동안 후 커서가 화면의 중앙에 나타납니다. 주제 대상에 커서를 직접 적절한 상상 움직임을 사용합니다. 피사체가 목표물을 명중하는 경우, 그것은 색상을 변경합니다. 그렇지 않으면, 주제는 시간이 아웃 세션 전에 목표점 5 초 있으며 미스로 계산됩니다. </li><li> 재판 후, 피사체가 다시 조정 위치 달리 제비, 깜빡, 휴식, 또는 수있는 동안 이초 간 재판 간격이 있습니다. 시련 동안, 운동은 운동의 유물이나 근육 유물을 줄이기 위해 절대적인 최소로 보관해야합니다. 또한 편안한 의자에 dimly 조명 방에 앉아 유용합니다. </li><li> 20 시련 후에 BCI2000는 정지 상태로 들어갑니다. 이 기간 동안, 그것은 피사체가 커서를 이동할 수없는 경우 설정 중 일부를 다시 조정해야 할 수도 있습니다. </li><li> 4 실행 후 피사체가 여전히 volitionally 커서를 이동할 수 없습니다있다면, 그것은 BCI2000 오프라인 분석 도구에서 다시 분석하고 수집된 데이터로 필요할 수 있습니다. 새로운 기능 플롯을 바탕으로 새로운 채널과 주파수를 선택합니다. 피사체가 작업에서 실력이 될 수 전에 몇 가지 실행하거나 여러 개의 세션을 가능성이 걸릴 수 있습니다. </li></ol></li></ol> 6 부 : 대표 결과 : <ol><li> 그림 1과 2는 채널과 주파수 용기가 커서 제어를 위해 선택되어야하는 의미의 교정 절차에 대한 R - 제곱 값과 두피의 지형을 보여줍니다. </li><li> 훈련 주제는 신속하게 1 개 또는 2 초 내에 표시 대상으로 커서를 이동시킬 수 있어야합니다. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/1319/1319fig1.jpg" alt="그림 1" /> 그림 1) 및 B) 오른손으로, 현실과 상상의 움직임 중 10-12 Hz에서 밴드의 스펙트럼 변화 지형. C) 전원 나머지 동안 C3에 대한 스펙트럼 (점선)과 운동 (고체). D) 운동 중에 전원의 R - 제곱은 나머지에 비해. <img src="/files/ftp_upload/1319/1319fig2.jpg" alt="그림 2" /> 그림 2 R - 제곱 상상 오른쪽 움직임을 위해 모든 채널에 걸쳐. x 축은 0에서 70 Hz에서 2 Hz에서 방식의 주파수이다. y 축은 채널 번호입니다. 최고의 R - 제곱 값은 모터 피질의 contralateral 손 영역을 커버 채널 9, 10, 17, 18, 19,에서 찾을 수 있습니다.

<ol>
	<li>Fabiani, G. E., McFarland, D. J., Wolpaw, J. R., Pfurtscheller, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+eeg+activity+into+cursor+movement+by+a+brain-computer+interface+(bci).">Conversion of eeg activity into cursor movement by a brain-computer interface (bci).</a> IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering. 12 (3), 331-338 (2004).</li><li>Wolpaw, J. R., McFarland, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+a+two-dimensional+movement+signal+by+a+noninvasive+brain-computer+interface+in+humans.">Control of a two-dimensional movement signal by a noninvasive brain-computer interface in humans.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 101 (51), 17849-17854 (2004).</li><li>Schalk, G., McFarland, D. J., Hinterberger, T., Birbaumer, N., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bci2000:+a+general-purpose+brain-computer+interface+(BCI)+system.">Bci2000: a general-purpose brain-computer interface (BCI) system.</a> IEEE transactions on bio-medical engineering. 51 (6), 1034-1043 (2004).</li></ol>

<ol><li> 이것은 전극 임피던스가 낮은 것을 중요하지만 너무 겔은 임피던스를 낮게하는 데 사용되지 않았습니다. 하나의 나쁜 채널은 일반적인 평균 기준을 통해 모든 다른 사람에 영향을 줄 수 있습니다. 임피던스가 여러 시도 후 줄일 수 없다면, 그것은 단순히 바늘이 젤 주사를 위해서 배치하고, 자리에 녹화되는 구멍을 통해 나쁜 전극에 삽입 될 수있는, 빠른 삽입 전극을 사용하는 것이 좋습니다. </li><li> 첫 번째...

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>BCI2000- Compatible Amplifer System</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>g.USBamp</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.gtect.at">http://www.gtect.at</a></td>
</tr>
<tr>
<td>BCI2000- Compatible Amplifer System</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Tucker-Davis Technology</td>
<td>Rx5 or Rx 7</td>
<td><a href="http://www.tdt.com">http://www.tdt.com</a></td>
</tr>
<tr>
<td>EEG cap</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Electro-cap International</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.electro-cap.com">http://www.electro-cap.com</a> At a minimum, the cap should have electrodes over hand and feet areas (C3, C4, and Cz). Additional channels can be used for control (CP3, CP4, CPz) and for spatial filtering as well, which will improve the signal quality.</td>
</tr>
<tr>
<td>Conductive gel</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Electro-cap International</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.electro-cap.com">http://www.electro-cap.com</a></td>
</tr>
<tr>
<td>PC</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Running Windows XP or Vista (at least Pentium 4, 2 GHz, 1 GB RAM)</td>
</tr>
<tr>
<td>Two monitors</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Each at least 19in (one for the subject and one for the researcher)</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

using an eeg-based brain-computer interface for virtual cursor movement with bci2000

같은 컴퓨터 또는 기타 장치를 제어하는​​ 데 사용할 수있는 신호로 뇌파 (EEG)로 신경 신호를 변환하여 뇌 - 컴퓨터 인터페이스 (BCI)는 기능. 선택된 주파수 방식의 EEG 신호의 진폭이 경우에는 컴퓨터 커서의 수평 및 수직 속도를 측정하는 장치 명령으로 번역하고 있습니다. 첫째, EEG 전극은 두뇌 활동을 기록하기 위해 모자를 사용하여 사용자의 두피에 적용됩니다. 다음 교정 절차는 EEG 전극과 자발적 BCI를 사용하도록 조절하기 위해 사용자가 배울 것이라는 기능을 발견하는 데 사용됩니다. 인간에서는, 뮤의 전력 (8-12 Hz에서)와 베타 (18-28 Hz에서) 주파수 대역은 실제 또는 상상을 운동하는 동안 진폭 감소. 이러한 변경 사항은 실시간으로 뇌파에 감지하고, BCI를 ([1], [2]) 제어하는​​ 데 사용할 수 있습니다. 따라서 선별 검사하는 동안, 사용자는 그 상상 움직임과 변화 독특한 뇌파 기능을 결정하기 위해 그들의 손과 발이 여러 상상 움직임을 요청합니다. 이 교정의 결과는 무와 베타 주파수 대역의 진폭 변화가 어느 수평 또는 수직 커서를 이동 있도록 구성되어 사용할 수있는 가장 좋은 채널을 표시합니다. 본 실험에서는, 범용 BCI 시스템 BCI2000는 사용자가 [3]에 신호 수집, 신호 처리 및 피드백을 제어하는​​ 데 사용됩니다.

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Using an EEG-Based Brain-Computer Interface for Virtual Cursor Movement with BCI2000

이 비디오에서는, 우리는 뇌파 뚜껑을 설정하는 시스템을 보정하고, 사용자가 상상 움직임을 사용하여 2 차원에 커서를 이동하는 훈련을 포함한 뇌 - 컴퓨터 인터페이스 실험을 실행하는 데 필요한 단계를 보여줍니다.

BCI2000로 가상 커서 움직임을위한 EEG 기반 뇌 - 컴퓨터 인터페이스를 사용하여

A brain-computer interface (BCI) functions by translating a neural signal, such as the electroencephalogram (EEG), into a signal that can be used to ...

using-an-eeg-based-brain-computer-interface-for-virtual-cursor

Research

JoVE Journal

Biology

17.6K 조회수.  University of Wisconsin-Madison. 이 비디오에서는, 우리는 뇌파 뚜껑을 설정하는 시스템을 보정하고, 사용자가 상상 움직임을 사용하여 2 차원에 커서를 이동하는 훈련을 포함한 뇌 - 컴퓨터 인터페이스 실험을 실행하는 데 필요한 단계를 보여줍니다.

비디오: Using an EEG-Based Brain-Computer Interface for Virtual Cursor Movement with BCI2000

Testing Nicotine Tolerance in Aphids Using an Artificial Diet Experiment

Plants may upregulate the production of many different seconday metabolites in response to insect feeding. One of these metabolites, nicotine, is well know to have insecticidal properties. One response of tobacco plants to herbivory, or being gnawed upon by insects, is to increase the production of this neurotoxic alkaloid. Here, we will demonstrate how to set up an experiment to address this question of whether a tobacco-adapted strain of the green peach aphid, Myzus persicae, can tolerate higher levels of nicotine than the a strain of this insect that does not infest tobacco in the field.

In this video and assay is demonstrated that tests the tolerance of nicotine to two types of aphids one that infests tobacco plants in the field and one that does not.

인공 다이어트 실험을 사용하여 Aphids에 니코틴 공차 테스트

Plants may upregulate the production of many different seconday metabolites in response to insect feeding. One of these metabolites, nicotine, is well ...

연구

생물학

The Structure of Skilled Forelimb Reaching in the Rat: A Movement Rating Scale

Skilled reaching for food is an evolutionary ancient act and is displayed by many animal species, including those in the sister clades of rodents and primates. The video describes a test situation that allows filming of repeated acts of reaching for food by the rat that has been mildly food deprived. A rat is trained to reach through a slot in a holding box for food pellet that it grasps and then places in its mouth for eating. Reaching is accomplished in the main by proximally driven movements of the limb but distal limb movements are used for pronating the paw, grasping the food, and releasing the food into the mouth. Each reach is divided into at least 10 movements of the forelimb and the reaching act is facilitated by postural adjustments. Each of the movements is described and examples of the movements are given from a number of viewing perspectives. By rating each movement element on a 3-point scale, the reach can be quantified. A number of studies have demonstrated that the movement elements are altered by motor system damage, including damage to the motor cortex, basal ganglia, brainstem, and spinal cord. The movements are also altered in neurological conditions that can be modeled in the rat, including Parkinson's disease and Huntington's disease. Thus, the rating scale is useful for quantifying motor impairments and the effectiveness of neural restoration and rehabilitation. Because the reaching act for the rat is very similar to that displayed by humans and nonhuman primates, the scale can be used for comparative purposes. from a number of viewing perspectives. By rating each movement element on a 3-point scale, the reach can be quantified. A number of studies have demonstrated that the movement elements are altered by motor system damage, including damage to the motor cortex, basal ganglia, brainstem, and spinal cord. The movements are also altered in neurological conditions that can be modeled in the rat, including Parkinson's disease and Huntington's disease. Thus, the rating scale is useful for quantifying motor impairments and the effectiveness of neural restoration and rehabilitation.

Experiments on animals were performed in accordance with the guidelines and regulations set forth by the University of Lethbridge Animal Care Committee in accordance with the regulations of the Canadian Council on Animal Care.

The skilled reaching scale divides the movement by a forelimb in a reach for food act into composite elements each of which are evaluated with a three-point scale. The rating scale is described for a normal rat and can be applied toward evaluating neurological motor disorders.

쥐에 도달 전문 Forelimb의 구조 : 운동 평가 척도

Skilled reaching for food is an evolutionary ancient act and is displayed by many animal species, including those in the sister clades of rodents and ...

The use of Biofeedback in Clinical Virtual Reality: The INTREPID Project

Generalized anxiety disorder (GAD) is a psychiatric disorder characterized by a constant and unspecific anxiety that interferes with daily-life activities. Its high prevalence in general population and the severe limitations it causes, point out the necessity to find new efficient strategies to treat it. Together with the cognitive-behavioral treatments, relaxation represents a useful approach for the treatment of GAD, but it has the limitation that it is hard to be learned. The INTREPID project is aimed to implement a new instrument to treat anxiety-related disorders and to test its clinical efficacy in reducing anxiety-related symptoms. The innovation of this approach is the combination of virtual reality and biofeedback, so that the first one is directly modified by the output of the second one. In this way, the patient is made aware of his or her reactions through the modification of some features of the VR environment in real time. Using mental exercises the patient learns to control these physiological parameters and using the feedback provided by the virtual environment is able to gauge his or her success. The supplemental use of portable devices, such as PDA or smart-phones, allows the patient to perform at home, individually and autonomously, the same exercises experienced in therapist's office. The goal is to anchor the learned protocol in a real life context, so enhancing the patients' ability to deal with their symptoms. The expected result is a better and faster learning of relaxation techniques, and thus an increased effectiveness of the treatment if compared with traditional clinical protocols.

The Project on Virtual Reality Intelligent Multi-sensor System for the Treatment of Anxiety-related Disorders (INTREPID) is aimed at developing a multi-sensor context-aware virtual reality system for the treatment of anxiety-related disorders.

임상 가상 현실의 생체 자기 제어의 사용 인트 리피드 프로젝트

Generalized anxiety disorder (GAD) is a psychiatric disorder characterized by a constant and unspecific anxiety that interferes with daily-life ...

Measuring the Bending Stiffness of Bacterial Cells Using an Optical Trap

We developed a protocol to measure the bending rigidity of filamentous rod-shaped bacteria. Forces are applied with an optical trap, a microscopic three-dimensional spring made of light that is formed when a high-intensity laser beam is focused to a very small spot by a microscope's objective lens. To bend a cell, we first bind live bacteria to a chemically-treated coverslip. As these cells grow, the middle of the cells remains bound to the coverslip but the growing ends are free of this restraint. By inducing filamentous growth with the drug cephalexin, we are able to identify cells in which one end of the cell was stuck to the surface while the other end remained unattached and susceptible to bending forces. A bending force is then applied with an optical trap by binding a polylysine-coated bead to the tip of a growing cell. Both the force and the displacement of the bead are recorded and the bending stiffness of the cell is the slope of this relationship.

We present a protocol for bending filamentous bacterial cells attached to a cover-slip surface with an optical trap to measure the cellular bending stiffness.

광학 트랩을 사용하여 박테리아 세포의 굽힘 강성을 측정

We developed a protocol to measure the bending rigidity of filamentous rod-shaped bacteria. Forces are applied with an optical trap, a microscopic ...

Culturing of Human Nasal Epithelial Cells at the Air Liquid Interface

In vitro models using human primary epithelial cells are essential in understanding key functions of the respiratory epithelium in the context of microbial infections or inhaled agents. Direct comparisons of cells obtained from diseased populations allow us to characterize different phenotypes and dissect the underlying mechanisms mediating changes in epithelial cell function. Culturing epithelial cells from the human tracheobronchial region has been well documented, but is limited by the availability of human lung tissue or invasiveness associated with obtaining the bronchial brushes biopsies. Nasal epithelial cells are obtained through much less invasive superficial nasal scrape biopsies and subjects can be biopsied multiple times with no significant side effects. Additionally, the nose is the entry point to the respiratory system and therefore one of the first sites to be exposed to any kind of air-borne stressor, such as microbial agents, pollutants, or allergens. 
Briefly, nasal epithelial cells obtained from human volunteers are expanded on coated tissue culture plates, and then transferred onto cell culture inserts. Upon reaching confluency, cells continue to be cultured at the air-liquid interface (ALI), for several weeks, which creates more physiologically relevant conditions. The ALI culture condition uses defined media leading to a differentiated epithelium that exhibits morphological and functional characteristics similar to the human nasal epithelium, with both ciliated and mucus producing cells. Tissue culture inserts with differentiated nasal epithelial cells can be manipulated in a variety of ways depending on the research questions (treatment with pharmacological agents, transduction with lentiviral vectors, exposure to gases, or infection with microbial agents) and analyzed for numerous different endpoints ranging from cellular and molecular pathways, functional changes, morphology, etc. 
In vitro models of differentiated human nasal epithelial cells will enable investigators to address novel and important research questions by using organotypic experimental models that largely mimic the nasal epithelium in vivo.

Nasal epithelial cells, obtained through superficial scrape biopsy of human volunteers, are expanded and transferred onto tissue culture inserts. Upon reaching confluency, cells are grown at air liquid interface, yielding cultures of ciliated and non-ciliated cells. Differentiated nasal epithelial cell cultures provide viable experimental models for studying the respiratory mucosa.

에어 리퀴드 인터페이스에서 인간의 비강 상피 세포의 배양

In vitro models using human primary  epithelial cells are essential in understanding key functions of the respiratory  epithelium in the context of ...

Nanopodia - Thin, Fragile Membrane Projections with Roles in Cell Movement and Intercellular Interactions

Adherent cells in culture maintain a polarized state to support movement and intercellular interactions. Nanopodia are thin, elongated, largely F-actin-negative membrane projections in endothelial and cancer cells that can be visualized through TM4SF1 (Transmembrane-4-L-six-family-1) immunofluorescence staining. TM4SF1 clusters in 100-300 &#956;m diameter TMED (TM4SF1 enriched microdomains) containing 3 to as many as 14 individual TM4SF1 molecules. TMED are arranged intermittently along nanopodia at a regular spacing of 1 to 3 TMED per &#956;m and firmly anchor nanopodia to matrix. This enables nanopodia to extend more than 100 &#956;m from the leading front or trailing rear of polarized endothelial or tumor cells, and causes membrane residues to be left behind on matrix when the cell moves away. TMED and nanopodia have been overlooked because of their extreme fragility and sensitivity to temperature. Routine washing and fixation disrupt the structure. Nanopodia are preserved by direct fixation in paraformaldehyde (PFA) at 37 &#176;C, followed by brief exposure to 0.01% Triton X-100 before staining. Nanopodia open new vistas in cell biology: they promise to reshape our understanding of how cells sense their environment, detect and identify other cells at a distance, initiate intercellular interactions at close contact, and of the signaling mechanisms involved in movement, proliferation, and cell-cell communications. The methods that are developed for studying TM4SF1-derived nanopodia may be useful for studies of nanopodia that form in other cell types through the agency of classic tetraspanins, notably the ubiquitously expressed CD9, CD81, and CD151.

Nanopodia are thin but fragile membrane channels that extend up to 100 &#956;m from a cell's leading front or trailing rear and sense the cellular environment. Direct fixation at 37 &#176;C, gentle washing, and avoidance of organic solvents like ethanol, methanol, or acetone and of higher Triton X-100 concentrations are required to observe these cellular structures.

Nanopodia - 세포 이동 및 세포 간 상호 작용의 역할로 얇고 깨지기 쉬운 막 계획

Adherent cells in culture maintain a polarized state to support movement and intercellular interactions. Nanopodia are thin, elongated, largely ...

An Alternative Approach for Sample Preparation with Low Cell Number for TEM Analysis

Transmission electron microscopy (TEM) provides details of the cellular organization and ultrastructure. However, TEM analysis of rare cell populations, especially cells in suspension such as hematopoietic stem cells (HSCs), remains limited due to the requirement of a high cell number during sample preparation. There are a few cytospin or monolayer approaches for TEM analysis from scarce samples, but these approaches fail to get significant quantitative data from the limited number of cells. Here, an alternative and novel approach for sample preparation in TEM studies is described for rare cell populations that enables quantitative analysis.
A relatively low cell number, i.e., 10,000 HSCs, was successfully used for TEM analysis compared to the millions of cells typically used for TEM studies. In particular, Evans blue staining was performed after paraformaldehyde-glutaraldehyde (PFA-GA) fixation to visualize the tiny cell pellet, which facilitated embedding in agarose. Clusters of numerous cells were observed in ultra-thin sections. The cells had a well preserved morphology, and the ultra-structural details of the Golgi complex and several mitochondria were visible. This efficient, easy and reproducible protocol allows sample preparation from a low cell number and can be used for qualitative and quantitative TEM analysis on rare cell populations from limited biological samples.

Here, we present a protocol to prepare samples with low cell numbers for transmission electron microscopy (TEM) analysis.

TEM 분석을위한 낮은 셀 번호와 샘플 준비를위한 다른 방법

Transmission electron microscopy (TEM) provides details of the cellular organization and ultrastructure. However, TEM analysis of rare cell populations, ...

Visualization of 3D White Adipose Tissue Structure Using Whole-mount Staining

Adipose tissue is an important metabolic organ with high plasticity and is responsive to environmental stimuli and nutrient status. As such, various techniques have been developed to study the morphology and biology of adipose tissue. However, conventional visualization methods are limited to studying the tissue in 2D sections, failing to capture the 3D architecture of the whole organ. Here we present whole-mount staining, an immunohistochemistry method that preserves intact adipose tissue morphology with minimal processing steps. Hence, the structures of adipocytes and other cellular components are maintained without distortion, achieving the most representative 3D visualization of the tissue. In addition, whole-mount staining can be combined with lineage tracing methods to determine cell fate decisions. However, this technique has some limitations to providing accurate information regarding deeper parts of adipose tissue. To overcome this limitation, whole-mount staining can be further combined with tissue clearing techniques to remove the opaqueness of tissue and allow for complete visualization of entire adipose tissue anatomy using light-sheet fluorescent microscopy. Therefore, a higher resolution and more accurate representation of adipose tissue structures can be captured with the combination of these techniques.

The focus of the present study is to demonstrate the whole-mount immunostaining and visualization technique as an ideal method for 3D imaging of adipose tissue architecture and cellular component.

전체-마운트 얼룩을 사용 하 여 3D 백색 지방 조직 구조의 시각화

Adipose tissue is an important metabolic organ with high plasticity and is responsive to environmental stimuli and nutrient status. As such, various ...

An Air-liquid Interface Bronchial Epithelial Model for Realistic, Repeated Inhalation Exposure to Airborne Particles for Toxicity Testing

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic exposure conditions. This puts specific demands on the cell culture models. Many cell types are negatively affected by exposure to air (e.g., drying out) and only remain viable for a few days. This limits the exposure conditions that can be used in these models: usually relatively high concentrations are applied as a cloud (i.e., droplets containing particles, which settle down rapidly) within a short period of time. Such experimental conditions do not reflect realistic long-term exposure to low concentrations of particles. To overcome these limitations the use of a human bronchial epithelial cell line, Calu-3 was investigated. These cells can be cultured at ALI conditions for several weeks while retaining a healthy morphology and a stable monolayer with tight junctions. In addition, this bronchial model is suitable for testing the effects of repeated exposures to low, realistic concentrations of airborne particles using an ALI exposure system. This system uses a continuous airflow in contrast to other ALI exposure systems that use a single nebulization producing a cloud. Therefore, the continuous flow system is suitable for repeated and prolonged exposure to airborne particles while continuously monitoring the particle characteristics, exposure concentration, and delivered dose. Taken together, this bronchial model, in combination with the continuous flow exposure system, is able to mimic realistic, repeated inhalation exposure conditions that can be used for toxicity testing.

Described is the cell culture and exposure method of an in vitro bronchial model for realistic, repeated inhalation exposure to particles for toxicity testing.

독성 테스트를 위해 공기 중 입자에 대한 사실적이고 반복적인 흡입 노출을 위한 공기 액체 인터페이스 기관지 상피 모델

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic ...

Collection of Skeletal Muscle Biopsies from the Superior Compartment of Human Musculus Tibialis Anterior for Mechanical Evaluation

The mechanical properties of contracting skeletal fibers are crucial indicators of overall muscle health, function, and performance. Human skeletal muscle biopsies are often collected for these endeavors. However, relatively few technical descriptions of biopsy procedures, outside of the commonly used musculus vastus lateralis, are available. Although the biopsy techniques are often adjusted to accommodate the characteristics of each muscle under study, few technical reports share these changes to the greater community. Thus, muscle tissue from human participants is often wasted as the operator reinvents the wheel. Expanding the available material on biopsies from a variety of muscles can reduce the incident of failed biopsies. This technical report describes a variation of the modified Bergstr&#246;m technique on the musculus tibialis anterior that limits fiber damage and provides fiber lengths adequate for mechanical evaluation. The surgery is an outpatient procedure that can be completed in an hour. The recovery period for this procedure is immediate for light activity (i.e., walking), up to three days for the resumption of normal physical activity, and about one week for wound care. The extracted tissue can be used for mechanical force experiments and here we present representative activation data. This protocol is appropriate for most collection purposes, potentially adaptable to other skeletal muscles, and may be improved by modifications to the collection needle.

This technical report describes a variation of the modified Bergstr&#246;m technique for the biopsy of the musculus tibialis anterior that limits fiber damage.

기계적 평가를 위한 인간 근육 티비아리스 전방의 우수한 구획에서 골격 근육 생검 의 컬렉션

The mechanical properties of contracting skeletal fibers are crucial indicators of overall muscle health, function, and performance. Human skeletal muscle ...