우리는 그들의 장비, 전문 지식과 도움을 제공하는 브레인 제품 GmbH를 감사하고 싶습니다. 본 연구는 경제와 독일 우주국 (DLR) 50WB0819에서 교부금을 통해 기술의 연방 교육부 재정 지원되었다.

1. 실험 절차 <ol><li> 지상 사전 비행 준비에 - 주제 준비는 공항에서 별도의 방에 이루어집니다. (1-2시간 비행 전) <ol><li> EEG / NIRS 뚜껑을 장착 <ol><li> 전극과 NIR 센서가 뇌파 뚜껑을 사용하여 두피에 붙어있다. 이 방법은 센서의 정확한 위치를 보장합니다. </li><li> 뚜껑의 크기는 피사체의 머리의 크기에 의해 결정됩니다 </li><li> 연산자는 모자의 정확한 위치 확인합니다. CZ 전극의 정점 (nasion와 양파 사이의 중간 지점), PO9 - PO10에 있으며 Fp1 - Fp2 전극이 수평이고, 뚜껑이 대칭이다. </li><li> 심장 박동 전극은 가슴에 배치됩니다 </li></ol></li><li> 임피던스의 최소화 <ol><li> 브레인 제품 actiCAP 전극은 컨트롤 박스에 연결됩니다. </li><li> 모든 전극은 임피던스 측정이 시작되면 빨간색 LED가 차례를 포함하고 있습니다. </li><li> 머리가 야기한 스쳐 바늘로 떨어진 전극의 끝부분에서 이동합니다. </li><li> 젤은 전극의 팁 및 피부의 표면 사이에 주입합니다. </li><li> 임피던스 감소로 LED가 변화의 색깔. 대상 임피던스 값을 얻을 경우 초기 붉은 색이 노란색되고, 노란색, 녹색이됩니다. </li><li> 활성 전극이 값을 아래에 좋은 신호 대 잡음의 배급을 제공 이후 대상 임피던스 25 kOhm입니다. 따라서 캡 준비 신속하고 편리합니다. </li><li> 연산자는 참조 및 접지 전극, 그리고 다른 모든 전극에 대해 반복 작업을 시작합니다. </li></ol></li></ol></li><li> 보드 미리 비행 준비에 <ol><li> 사전 측정 <ol><li> 과목은 실험 설정에 배치, 좌석 벨트는 느슨하게 고정 아르 </li><li> 케이블이 연결되어 있으며, 배터리가로드됩니다. </li><li> 연산자는 뇌파 및 NIRS 모듈을 시작, 연결 및 EEG / NIRS 신호의 품질을 제어합니다. </li><li> 휴식 상태 EEG / NIRS 녹음하기. 과목은 어떤 작업이 없습니다. </li><li> 녹음이 중지됩니다. </li><li> 과목은 지상에 인지적 작업을 수행합니다. 인지적 작업은주의 / 계산 작업 (수 있습니다 <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> 과목보다 큰 방정식의 측면을 파악해야) 속도와 정확성과 관련하여 다른. </li></ol></li><li> 장비를 저장 <ol><li> 연산자는 카메라와 이륙 아이폰을 저장합니다. </li></ol></li></ol></li><li> 비행 측정 <ol><li> 준비 <ol><li> 오퍼레이터는 비디오 카메라가 난간에 마운트하고 녹음을 시작합니다. </li><li> 아이폰은 과목의 위쪽 다리에 표시됩니다. </li><li> 연산자는 뇌파 및 NIRS 모듈을 시작 EEG / NIRS 신호의 품질을 제어하고, 녹음을 시작합니다. </li></ol></li><li> 측량 <ol><li> 과목 포물선 11-15과 16-20 사이에 다섯 parabolas 두 블록 중 인지적 작업을 수행합니다. 작업은 무중력 상태 또는 정상적인 중력에 무작위 순서로 수행됩니다. 오직 휴식 상태 EEG / NIRS는 처음 10 parabolas 동안 기록됩니다. 마지막 parabolas는 (그림 1 참조)가 누락 이전 측정의 경우에 사용됩니다. </li><li> 연산자는 기록을 제어하고, 각 주제에 지시합니다. 연산자인지 검사와 시간이 모든 결과를 기록합니다. </li></ol></li></ol></li><li> 지상 후 비행 측정에 <ol><ol><li> 휴식 상태 NIRS / 뇌파 측정 수행됩니다. </li></ol></ol></li></ol> 우리는 (+ 2,009 슈나이더 동부 표준시. 알 2008) 이전에와 같이 무중력 동안 증가 대뇌 활성화를 찾을 것으로 기대합니다. 그래서 무중력 상태에있는 전두엽 뇌 증가 산소 조직 및 hypergravity에서 낮은 산소 조직을보고 우리는 더 기대하고 있습니다. 주의 작업은 전후 비행과 어쩌면 무중력 더욱 인해 무중력 상태에서 높은 중앙 활성화 및 각성에 비해 전체 비행 중 장애인 있어야합니다. 2. 대표 결과 hypergravity 단계에서 무중력 상태로의 전환을 매핑 우리는 전두엽 피질에서 증가된 뇌 피질 활동을 관찰할 수 있었다 그리고 측두엽과 후두 피질 2000 년 활동 감소 - 무중력의 시작 (그림 2A, B) 이후 2350 MS합니다. sLORETA 모터 계획, 조직 및 규제 과정에서 감각과 기억하는 정보의 통합과 집행 기능에 참여하는 것으로 알려져 있습니다 dorsolateral 전두엽 피질의 Brodmann 영역 9 (그림 3A, B이 증가 전두엽 활성화를 현지화 허용). 또한, 주제 2 (그림 3B 참조) 신체 안정화 과정에서 감각지도의 역할을 Brodmann 영역 6 premotor 피질에서 증가했다. 처음 10 parabolas 이상의 평균, NIRS 분석 hypergravity 두 과목의 산소 헤모글로빈 (HHb) 집중뿐만 아니라 무중력 증가​​ 산소 헤모글로빈 (O2Hb)을 감소 밝혔다. 주제 1 HHb 헤모글로빈을 위해 우리는 사전 무중력 상태뿐만 아니라 무중력 후 무중력과 hypergravity 단계 동안 감소에 hypergravity 단계에서 증가 추세를 발견했습니다. 이 주제 O2Hb에서 포물선 다음 다시 기본으로 10-15 초되었다. 반면 제목 2 이전 무중력 상태에 hypergravity 단계에서 O2Hb의 감소와 함께 약간 증가, 무중력 후 hypergravity 동안 무중력 동안 증가와 감소했다. 이 주제 O2Hb에 대한 약 30 초 다음과 같은 포물선 (그림 4A, B)의 감소로 남아 인지적 작업은 비행 세션에 비해 비행 중 정상 비중 모두에서 참가자 감소 성능 점수 결과. 제목만 2 weightlessnes의 감소 점수 (그림 5)을 보여주었다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig1.jpg" alt="그림 1" /> 그림 1. 포물선 비행 시퀀스. 비행 중 작업과 측정의 주문, parabolas의 번호가 회색으로 표시됩니다, 아포 스트로피와 숫자가 parabolas 사이에 더 이상 휴식 시간의 길이를 나타냅니다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2a.jpg" alt="그림 2A" /> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig2b.jpg" alt="그림 2B" /> 무중력 상태에서 2500 MS 때까지 무중력 전에 500 MS (hypergravity 년)의 기간 동안 두 과목의 그림 2 매핑 볼 수 있습니다. 보기 머리 위에서이며 작은 동그라미 전극 위치, 파란색의 감소와 마이크로 볼트에 electrocortical 활동의 붉은 색 증가에 노란색을 나타냅니다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3a.jpg" alt="그림 3A" /> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig3b.jpg" alt="그림 3B" /> 그림 3 세 LORETA 전망. (상단 : 위, 아래 왼쪽에서 : 왼쪽에서 오른쪽 하단 : 뒤쪽에서) 무중력 상태의 발병 이후 2350까지 MS 2000 MS의 기간 동안 두 과목 중. 레드 색상은 증가된 뇌 활동을 나타냅니다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4a.jpg" alt="그림 4A" /> <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig4b.jpg" alt="그림 4B" /> 그림 4 NIRS의 흔적 (적색 : 중력 수준의 산소 헤모글로빈, 파랑 : deoxygenated 헤모글로빈, 블랙). 정상적인 중력의 포물선하기 전에 40 초 한 포물선의 기간 동안 (1G : 노랑 지역) 첫 hypergravity 단계 이상은, (1.8 G : 파란색 영역), 무중력 상태 (0G : 빨간색 영역)와 두 번째 hypergravity 단계 (1.8G : 포물선 후 40 초까지 파란색 영역). 중력 수준 (추적의 감소가 정상적인 중력 (1G) 동등 0부터 시작하는 중력의 증가를 의미합니다. 표시된 데이터 10 parabolas 이상 평균 반대 표시됩니다. <img src="/files/ftp_upload/2670/2670fig5.jpg" alt="그림 5" /> 그림 5. 측정 비행 전에 훈련과 무중력 상태에서 기내 (0G)와 정상적인 중력 (1G)에 대한 성능 참가자 1 인지적 작업의 점수 (블루 추적)과 2 (빨간색 추적).

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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>

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인해 극단적인 조건 두뇌 이미징 방법을 누락하는 지금까지인지 성능과 정신 상태에서 장애에 대한 기본 neurophysiological 프로세스는 평가되지 않았습니다. 본 논문에서 우리는 뇌의 피질 활동의 변화와 포물선 비행의 과정에서 산소 수준을 표시하고 사용하는 뇌 내에서 이러한 변경 사항을 집중시킬 수 있었다는 EEG LORETA와 NIRS와 결합된. 예상했던대로, 우리는 전두엽 뇌 영역 (Brodmann 영역 9 +6)에서 현지화된되었습니다 무중력 동안 electrocortical 활동 증가를 발견했습니다. 결과 전환 두뇌 피질 활동 후 약 2000 MS가 정면 두뇌 지역에서 주로 변경되고있는 것으로 나타났습니다. 그것은 Brodmann 영역 6 9이 증가 활동이 두뇌가 신체의 안정성뿐만 아니라 변경 중력 조건에서 모터의 능력을 유지하기 위해 감지하고 변경 중력 조건을 처리 메커니즘을 반영하는 것으로 간주 수 있습니다. hemodynamic 변경에 관해서는, NIRS는 HHb은 적당한 변화를 갖게 반면 전두엽 뇌 O2Hb 크게, 첫 번째 hypergravity 단계와 무중력 증가​​에서 감소하는 것으로 나타났습니다. 따라서이 효과는 전적으로 혈액 볼륨의 변화에​​ 의한 수 없습니다. 더 많은 가능성이 O2Hb의 증가는 1.8 G에서 0G (특히 그림 4)로 전환하기 전에 긴 발생 특히, 뇌성 autoregulation의 종류를 반영하는 것 같습니다. 반면 O2Hb 및 HHB 두 번째 hypergravity 단계에서 모두 감소. 인지적 작업의 결과는 정상적인 중력 또는 비행 세션에 비해 기내 무중력 동안 아무런 명확한 손상을 나타냅니다 없습니다. 두 과목 알 수없는 진술의 결과에 따라 포물선 비행이나 두뇌 활동과 산소 수준에서의 증가와 함께 무중력 상태가인지 성능에 영향을 가지고 있는지 수 있습니다. 이전 연구가이 컨텍스트 스트레스에도 역할 (슈나이더 외. 2007) 재생 수 있다고 생각하는 이유를주고, cortisol의 농도에도 불구하고 아무런 변경 사항은 두 과목 얻을 수 없습니다. 또한 데이터가 이러한 결과를 확인하고 두뇌 피질 활동의 변화, hemodynamic 변화뿐만 아니라인지 성능 상관 관계를 허용하도록 필요합니다. 변경 중력의 여러 단계에 걸쳐 뇌 피질 활동과 산소 수준의 로컬 변경 사항의 모니터링을 표시하기위한 본 논문은 NIRS와 LORETA EEG와 함께 사용하여 가능합니다. 이러한 결과는 우주 연구에 성공하고 hypergravity 또는 무중력 상태에서 뇌 피질 활동의 복잡하고 로컬 변경 사항을 표시하고 두뇌의 목적 변경과 정신 또는 모터 테스트를 연관 활성화됩니다. 다음 단계는 장기 우주 동안이 방법을 적용하는 것입니다.

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

짧은 -, 중간 및 장기 무중력 동안인지 이전 연구, 정신 및 / 또는 운동 과정은 자연 속에서 설명되고, 그리고 심리적 측면에 초점을 맞추고있다. 지금까지, neurophysiological 매개 변수의 객관적인 관찰이 수행되지 않았습니다 - 기술 및 방법론 수단을 사용할되지 않은 의심의 여지가 있기 때문에 - 무중력의 neurophysiological 효과에 조사들이 초기에 (슈나이더 외 2008).. 이러한 양전자 방출 tomography (PET)과 자기 공명 영상 (MRI)와 같은 이미징 기술이 공간에서 거의 적용 될 동안, 비침습 가까운 적외선 분광법 (NIRS) 기술은 실시간으로 두뇌의 hemodynamic 프로세스를 매핑하는 방법을 나타냅니다 그 모두 상대적으로 저렴하고 심지어 극단적인 조건에서 근무하실 수 있습니다. electroencephalography (EEG)와 조합 electrotomography (LORETA)를 예를 들어, 미세한 시간적 해상도뿐만 아니라 깊은 현지화과 중력 조건 변경에서 electrocortical 프로세스를 다음의 가능성을 엽니다. 이전 연구는 정상적인 중력 조건 하에서 베타 주파수 활동의 증가와 포물선 비행 중 무중력 상태에 따라 감소했다 (슈나이더 외 있습니다. 2008a + B). 틸트 연구 포물선 비행 변화가 오히려 hemodynamic 변화보다는 정서적인 프로세스를 반영하는 수도, 제안 뇌 기능에 다양한 변화를 공개했다. 그러나, 이러한가 변경 중력이나 두뇌 속에 hemodynamic 변화의 영향인지 아직 확실하지 않다. LORETA / EEG와 NIRS 결합은 처음으로 그것이 가능한 뇌를 두 hemodynamic 및 electrophysiological 프로세스에 무중력과 중력의 감소 효과를지도해야합니다. 처음에는, 이것은 포물선 비행 중 타당성 조사의 일환으로 수행되는 것입니다. 나중에, 그것도 중간 장기 우주 비행 중 두 기술을 사용하는 계획입니다. 이것은 혈액 볼륨과 두뇌에 산소의 공급에 관련된 증가의 장기 재배포도 빈혈이 프로세스에 대한 책임은 중추 신경계의 변화로 이어질 것이라는 가정 수 및 감소 성능을 바꿀 수있는 (데 산토 외. 2005), 이는 그들이 사명 (Genik 외. 2005 년 엘리스 2000)의 성공과 안전을 위해 중요한 수는 것을 의미합니다. 이러한 결과에 따라, 그것은 광범위한 대응책을 개발하고 고용하기 위해 필요합니다. MARS500 연구에 대한 초기 결과는 심혈관 및 운전하는 시스템, 스포츠와 신체 활동의 맥락에서 자신의 중요성 이외에 neurocognitive 매개 변수를 개선하는 역할을 할 수 것이 좋습니다. 이것이 완전히 설치되기 전에, 그러나, 그것은 neurophysiological 프로세스와 관련된 neurocognitive 장애에 대한 중력의 조건을 변화의 영향에 대한 자세한 내용은 필요한 것 같습니다.

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

두뇌에 모두 hemodynamic 및 electrophysiological 프로세스에 무중력 상태와 hypergravity의 효과는 뇌파와 NIRS 기술에 의해 포물선 비행 중 뒤에 될 것입니다. 타당성 중간 장기 우주 비행 중 수행 계획입니다 좀 더 복잡한 실험의 연구.

브레인 두피 기능 및 변경 중력 조건 중 Neurocognitive 성능 사이의 일관성

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

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Neuroscience

19.4K 조회수.  German Sport University Cologne. 두뇌에 모두 hemodynamic 및 electrophysiological 프로세스에 무중력 상태와 hypergravity의 효과는 뇌파와 NIRS 기술에 의해 포물선 비행 중 뒤에 될 것입니다. 타당성 중간 장기 우주 비행 중 수행 계획입니다 좀 더 복잡한 실험의 연구.

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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.

동시 멕 / EEG와 해부학적인 몸의 구조 제약 최소 - 표준 견적을 사용하여 매핑 두피 역학 : 청각주의 예

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

연구

신경과학

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.

에 얇게 - 두개골 두피 창 기술<em&gt; 생체 내</em&gt; 광 결맞음 단층 촬영 영상

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 Biocytin 레이블은 개별 두피 뉴런의 구조 - 기능 관계를 연구하는

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.

두피의 interneurons의 하위 유형 선택적 일렉트로

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.

CLARITY를 사용하여 마우스 척수에서 세로토닌 섬유 이미징 / CUBIC 기술

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.

Magnetoencephalography를 사용 하 여 아이 들에 있는 두뇌 기능을 공부

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.

일반적인 마모 셋에 전체 피 질 Electrocorticographic 배열의 만성 이식

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.

인간 유도 만능 줄기 세포와 그 신경 및 신경교 유도체에서 여러 미토콘드리아 파라미터의 유세포 분석

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.

맑은 뇌에서 성상세포와 뉴런 사이의 공간적 상호작용 조사

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.

체외에서 뇌 신경 노화를 모델링하기위한 피질 뇌 오가노이드의 강력하고 재현 가능한 생성

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