Supported by APA to RJH, NHMRC program grant 400121 to SP, and NMHRC fellowship 1005050 to SP. CAR acknowledges the support of the ARC (FT0990628) and the DOWD fellowship scheme. The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health is supported by Victorian State Government infrastructure funds.

마우스의 모든 실험은 플로리 연구소의 동물 윤리위원회에 의해 승인되었다. 뇌 조각을 절단 1. 설치 <ol><li> (MM) (125) 콜린 CL 2.5의 KCl, 0.4 CaCl2를,도 6의 MgCl 2, 1.25의 NaH 2 PO 4, 26의 NaHCO3 이루어진 절삭 액을 준비 20 D-포도당 carbogen 가스 (95 % O 2 -5 포화 (㎜) 125의 NaCl, 2.5 KCl을,이 CaCl2를, 2의 MgCl 2, 1.25의 NaH 2 PO 4, 26의 NaHCO3 이루어지는 %의 CO 2)와 인공 뇌척수액 (ACSF) 기록 액, 10 D 글루코오스로 포화 carbogen. 감기를 유지하기 위해 얼음에 절단 솔루션을 놓습니다. </li><li> 절단 용액을 약 400 ㎖의 동결 및 얼음 슬러리를 만들기 위해 고정 된 절삭 용액 100 ㎖과 함께 블렌드. carbogen와 버블 (95 % O 2 -5 % CO 2의) 작은 C 내지 약 0.5 L / min의 유량에서aliber 튜브 또는 소결 유리 거품의 꾸준한하지만 부드러운 흐름을 생성한다. </li><li> 뇌 조각이 배치 될에 제기 나일론 메쉬 인서트 (250) 비이커를 준비합니다. 거품이 직접 조각 수용 지역을 방해하지 않는 것이 보장 carbogen와 약 2cm로 메쉬와 거품 다루 ACSF로 채 웁니다. 그것은 거기 나일론 메쉬 안에 기포가없는, 그래서 어떤 위험이있는 경우이를 제거하는 것이 중요하다. 이것은 유지 실되며 RT로 유지된다 (20-25 ° C). </li><li> 가위의 큰 쌍, 가위, 크고 작은 마이크로 주걱과 집게의 크고 작은 쌍의 작은 쌍을 포함 해부 악기를 레이아웃과 얼음에 그들을 진정. 알루미늄 호일의 광장에 얼음에 vibratome 조직 절단 블록을 놓습니다. 6cm 필터 종이, 하나의 에지 면도날,뿐만 아니라 절단 솔루션 슬러리로 채워진 25 비이커 2 개를 얻습니다. </li><li> 얼음과 제 2 용기를 입력하고 조직 아빠의 조각을 배치어 및 얼음에 상단에 12cm의 배양 접시를 놓습니다. carbogen와 솔루션 아이스 슬러리 거품을 절단 배양 접시를 채우십시오. 이것은 뇌 해부를 수행 할로하는 컨테이너입니다. </li><li> vibratome를 준비합니다. 신선한 양날 면도날 제거의 포장 (신선한 날 때마다 사용) 및 80 % 에탄올 후 탈 이온수로 스프레이. 이 테이퍼 시작 지점에서 3 ㎖ 플라스틱 전송 피펫을 잘라. 이것은 뇌 조각을 전송하는 데 사용된다. 벤드 약 45 °, 1 ML의 주사기에 부착하여 기지에서 27 G 바늘. 이것은 절단시 슬라이스를 조작하는 데 사용된다. </li></ol> 2. 뇌 조각을 절단 <ol><li> 2 % 이소 플루 란 또는 로컬 승인 방법 - 마우스 (P18 P16)를 마취. 유도 후, 가위의 큰 쌍의 동물 목을 벨과 버블 절단 솔루션 슬러리를 포함 12cm 문화 접시에 머리를 놓습니다. 슬러리를 완전히위한 헤드 젖어 있어야급속 냉각. </li><li> 한 손으로 피부 앞으로 코쪽으로 결합 조직을 박리와 머리의 앞쪽을 잡고. 결합 조직을 잘라 작은 가위를 사용하면 기본 두개골을 공개합니다. 그런 다음 두개골과 목 등의 측면을 덮는 근육을 제거합니다. </li><li> 먼저 큰 집게와 두개골의 전면을 확보하여 두개골에서 뇌를 제거하고 작은 가위 (그림 1, A1과 A2 표지 컷)를 사용하여 난원 매그넘의 뼈 양쪽을 통해 두 가지 측면 컷을합니다. <ol><li> 눈 사이 다른 컷 (브레 그마의 바로 앞쪽) (그림 1, 절단 표시 B)를 조심스럽게 전방 시상 봉합을 따라 절단을 확인하고 뇌 (그림 1, 컷 라벨 C)를 공개 할 컷 두개골 부분을 반영합니다. </li><li> 배양 접시에 뇌와 장소를 특종에있는 작은 주걱을 사용합니다. 크랑의주의필요 뇌의 하부 측면에 IAL 신경이 작은 크기의 마이크로 주걱을 사용하여 수행 될 수 있고, 절단한다. 사용하여 더 큰 주걱은 절단 솔루션 슬러리 가득 25 비이커에 뇌를 전송합니다. </li></ol></li><li> 슬라이스에 대한 뇌 반구를 준비합니다. <ol><li> 다음 신선한 절단 솔루션 슬러리 거품 채우기 새로운 배양 접시의 바닥에 6cm 필터 종이 한 조각을 놓습니다. 필터 종이에, 아래로 뇌, 복부 측면의 위치를​​ 더 큰 주걱을 사용합니다. 새로운 청소 하나의 에지 면도날을 가지고 다음, 소뇌를 제거 중간 선을 따라 잘라 두 개의 반구로 뇌를 분리 할 수​​ 있도록 뇌를 잘라. </li></ol></li><li> vibratome 조직 블록을 준비. <ol><li> 상기 냉장 vibratome 조직 블록을 받아 표면을 건조하고, 중간에 시아 노 아크릴 레이트 접착제의 드롭을 배치하고 뇌의 대략적인 크기로 고르게 확산. 중 하나를 조작하는 작은 주걱을 사용하여큰 마이크로 주걱 위에 뇌 반구 뇌의 안쪽면이 아래로 그래서. </li><li> 가능한 해결책 중 많이 제거하는 필터 종이 조각에 제 뇌의 계면에서의 주걱 부분을 만지지. 접착제에 그것을 안내하는 작은 주걱을 사용하여 더 큰 주걱 떨어져 머리를 밀어 넣습니다. </li><li> 뇌가 완전히 잠기 보장 vibratome 챔버로 절단 블록을 고정 및 절단 솔루션 슬러리 거품 챔버를 입력합니다. 뇌의 복부 측면이 블레이드를 향하도록 절단 블록을 돌립니다. </li></ol></li><li> 뇌 조각화. 참고 : 각 vibratome 그렇게 제조업체의 지시에 따라 고유합니다. <ol><li> 450 μm의 슬라이스 두께를 설정하고, 약 0.3 mm / s의 속도로 뇌를 통해 이동함에 따라 블레이드가 진동을 보장한다. 대뇌 피질의 표면에 복부 측면에서 뇌를 완전히 잘라,이 수 b 전체 뇌 시상 슬라이스를 생성합니다전기 생리 녹음에 사용되는 전자. 조각 내측 측방 생성되며 일반적 3-4 슬라이스 각 반구로부터 절단 될 수있다. </li><li> 슬라이스 리프트의 기본 슬라이스 다시 아래 부드러운 언론에 구부러진 27 G 바늘을 사용하는 경우. 각 절편이 절단됨에 따라, 그들은 최대 8 시간 동안 생존하다 유지 실에서 플랫폼 상을 이동하는 전송 피펫을 사용한다. </li></ol></li></ol> 3. 세포 외 전기 생리학 녹음 <ol><li> 기록 챔버 내의 슬라이스 실장. <ol><li> 2 ml / 분, 32 ℃로 가열 - 전송 피펫을 사용하여 ACSF 1에서 흐르는 관류 잠수 기록 챔버로 뇌 조각을 배치합니다. 녹음에 사용 ACSF는 Mg를 2 + 4 mM의 농도가 2 mM 내지 증가함에 따라 유지 실에서 그와 다르다. </li><li> (- 3 mm의 간격 (2)에 걸쳐 뻗어 나일론 가닥 세미 원형 스테인레스 스틸) &quot;하프&quot;로 슬라이스를 고정합니다. 장소하프 가닥 CA1에 평행하게 실행되도록. 32 ° C에서 10 ml / 분 - 8 관류의 속도를 높입니다. </li></ol></li><li> 해부 현미경 장소 자극 전극과 CA1 (도 2a)의 radiatum 지층의 표면 상에 기록 전극 (ACSF 기록 용액으로 채워진 유리 전극) 아래. 기록 전극을 배치 먼저 자극 전극을 배치합니다. </li><li> 샤퍼는 120 담보 자극 - 150 μA의 진폭과 0.1 밀리 초 지속 시간 테스트 펄스와 슬라이스 건강 (그림 2B)를 결정하는 결과 필드 흥분성 시냅스 후 전위 (fEPSP) 파형을 관찰한다. 슬라이스 표면에서 100 ㎛ fEPSP 작은 섬유 발리와 큰 진폭으로 기록 얻을 - 자극과 기록 전극은 약 50 슬라이스로 이동해야 할 수 있습니다. 샤퍼 담보는 fEPSPs이 박힌하고 슬라이스 건강의 좋은 지표를 제공 유발. Healthy 조각은 일반적으로 0.3 미만의 진폭 비율을 fEPSP하는 섬유 발리슛을 보여줍니다. </li><li> 전극을 위치 변경. <ol><li> 해부 현미경을 사용하여, 지층 oriens의 중간 자극 전극을 이동하고도 3a에 도시 된 바와 같이 가능한 기록 전극에 가깝게 피라미드 세포 층에 기록 전극을 이동. 150 μA 테스트 펄스 1 약 MV입니다 - 120 fEPSP 응답 진폭이되도록 100 ㎛ - 자극과 기록 전극은 약 슬라이스로 (50)를 밀어해야 할 수 있습니다. </li></ol></li><li> γ 진동을 발생시킨다. <ol><li> γ 진동 200 Hz에서 전달 20 × 0.1 밀리 초 펄스의 기차와 조직을 자극 생성합니다. 매 5 분을 배달 할 때 파상풍의 자극이 재현 응답을 얻을 수 있습니다. </li></ol></li><li> 다음과 같은 기록 매개 변수를 사용합니다. <ol><li> 의 입력 전압 범위와 일치하는 출력 신호의 이득을 스케일아날로그 - 디지털 변환기. 최대 예상 신호 편위는 입력 전압 범위의 30 %의 최소값을 사용하는지 확인. 신호가 클립 수있는 높은으로 이득을 설정할 때주의해야합니다. 필드 레코딩에 필요한 일반적인 대역폭은베이스 라인 드리프트를 제거하는 0.1 Hz에서 AC 커플 링 500 Hz입니다. </li><li> 신호의 에일리어싱을 피하기 위해 저역 통과 필터의 코너 주파수보다 5 배 빠른 - 적어도 4 디지털화. </li></ol></li><li> 데이터 분석. <ol><li> 5 Hz에서 하이 패스 필터 데이터는베이스 라인의 변화를 제거합니다. 10 밀리 최소 이벤트 분리 피크 7 MS의 회귀 간격 ~ 100 MV / 밀리의 임계​​치 전형적인 이벤트 시간, 100 %의 분리 계곡, 유도체 임계치를 이용한 스파이크를 확인한다. 제 스파이크 식별 소요 시간이 자극 인공물의 종료 후 발생하는 지연 시간과 같이 계산한다. 이 분석은 스파이크, 대기 시간, 이벤트 간 간격의 수의 특성을 허용하고, 시간은 다음과 같이 계산다음과 같습니다 : </li><li> 각 스윕 발진 당 스파이크의 갯수가 결정된다으로 스파이크의 수를 계산한다. </li><li> 발진 대기 시간을 계산합니다. 각각의 진동을 위해, 자극 인공물의 단부로부터 제 식별 스파이크의 시간을 뺀다. </li><li> 평균 간 이벤트 간격 (ISI)를 계산합니다. 스파이크와 다중 검출 간의 평균 시간을 결정한다. </li><li> 발진 기간을 계산합니다. 각 진동 내의 첫번째와 마지막 검출 스파이크 사이의 시간을 측정한다. </li></ol></li></ol>

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저자가 공개하는 게 없다.

급성 뇌 조각의 CA1의 γ 진동을 생성하는 강력한 방법을 설명한다. 생성 된 진동은 제어 및 네트워크 (12)의 진동 신경 생리 학적 근거를 더 잘 이해하기위한 기회를 가능 지역 회로로부터 발생한다. AMPA 수용체, GABA 수용체, 나는 H와 T 형 칼슘 채널은 모든 모델에서 γ 진동 필요합니다. 여기에 설명 된 로컬 CA1 진동 견고하게 생성 될 수 있지만 이는 뇌 조각은 건강 ?...

뇌 네트워크 진동은 행동 상태에 상관 별개의 주파수 대역 내에서 발생한다. 설치류, 해마 θ 진동 (5-10 Hz에서)를 탐색 행동 1,2 동안 관찰 γ 진동 동안 - 인식과 관심 3,4 등 다양한인지 과정과 (20 ~ 80 Hz에서) 연결합니다. 동기식 네트워크 γ 활성은 또한 정신 분열증, 간질 및 5,6- 같은 장애의 병리학에 관련된다. 예를 들면, γ 진동은 피질 간질 병소 5,7,8의 영역에 해당하는 것으로 생각되고 pharmacosensitivity 또는 저항, 간질 연구 조사 9 개의 중요한 영역의 마커로 사용될 수있다. 뇌 해마 슬라이스 널리 네트워크 활동 10-12을 조사하기 위해 사용 된 모델이다. 다양한 프로토콜은 전형적으로 그 뇌 조각의 γ 진동을 생성하기 위해 개발 된 I저 마그네슘 2 + 4 아미노 피리딘 (4AP), bicuculline 및 kainic 산 12-17로 nvolve 약리 변조. 약리학 트리거 진동의 단점은 약물 신청 후 무작위로 발생하고 안정적​​으로 생성 또는 시간에 안정되지 않습니다 있습니다. 전기적 진동 γ들이 이러한 문제점들을 극복하고 또한 시간적 에피소드 기록 및 분석을 가능 이벤트 자극에 고정되는 이점이 트리거. 다음은 프로토콜이 해마 슬라이스 지층 oriens에 파상풍의 자극을 제공함으로써 CA1의 γ 진동을 생성하는 기술되어있다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>4-(N-Ethyl-N-phenylamino)-1,2- dimethyl-6-(methylamino) pyrimidinium chloride (ZD7288)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z3777</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biuculline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>14340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-cyano-7-nitroquinoxa- line-2,3-dione (CNQX)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>266965</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbamazepine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(2R)-amino-5-phosphonopentano-ate (APV)</td>
			<td>Tocris Bioscience</td>
			<td>0105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retigabine</td>
			<td>ChemPacific</td>
			<td>150812-12-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Choline-Cl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C1879-5KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P9333-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S9638-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S6297-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S7653-5KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G8270-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2.2H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>223506-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2.6H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M2670-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode glass</td>
			<td>Harvard Apparatus&#160;</td>
			<td>GC150F-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Concentric bipolar stimulating metal electrode&#160;</td>
			<td>FHC</td>
			<td>CBBPF75</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Isolator</td>
			<td>Getting Instruments</td>
			<td>Model BJN8-9V1&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model 1800 amplifier</td>
			<td>A-M systems</td>
			<td>Model 1800 amplifier</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digitizer</td>
			<td>National Intruments</td>
			<td>NI USB-6211</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibrotome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>VT1200s</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

generation of local ca1 &#947; oscillations by tetanic stimulation

신경 네트워크 진동은 건강과 질환에서 뇌 활동의 중요한 특징이며 임상 적으로 사용되는 약물들에 의해 변조 될 수있다. (- 80 Hz에서 20) 프로토콜은 CA1의 γ 진동을 연구하기위한 모델을 생성하기 위해 제공된다. 이러한 γ 진동은 적어도 30 분 동안 안정하고 조정기 전류의 활성화에 추가하여 흥분성 시냅스 활성을 억제 의존한다. Tetanically 자극 진동은 네트워크 상태에보고 스파이크 카운트, 발진 기간, 대기 시간 및 주파수를 포함 재현성 쉽게 정량화 특성들을 갖는다. 전기적 진동 자극의 장점은 네트워크 기능의 강력한 특성화를 가능 안정성, 재현성 및 일시적인 수집을 포함한다. CA1의 γ의 진동이 모델은 셀룰러 메커니즘을 연구하는 체계적 질환과 약제에 의해 변경되는 방법을 신경 네트워크 활동을 조사하는데 사용될 수있다.질병 상태 약리학 용이 구체적 질병 메커니즘을 대상 약물의 선택을 가능하게하기 위해 유전자 변형 또는 중재 동물 모델에서 뇌 조각의 사용에 의해 통합 될 수있다.

지층 oriens의 파상풍의 자극이 강력하고 재현 γ 진동 (35.4 ± 2.2 Hz에서) 생성, 그림 (b)를 참조하십시오. 진동은 CA3로부터 입력이 구부러진 32 G 바늘을 사용 CA2 영역 슬라이스를 절단하여 절단 된 CA1 로컬 네트워크 내에서 생성되었다는 것을 증명한다. 진동 로컬로 생성되는 것을 나타내는, (포경 조각 5.89 ± 0.8 스파이크를, N = 6;, 절단 조각 6.16 ± 1.1 스파이크 N = 6 P = 0.85) 절단 조각의 진?...

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Generation of Local CA1 &#947; Oscillations by Tetanic Stimulation

진동은 기본적인 네트워크 속성이며 질병과 약물에 의해 조절된다. 뇌 슬라이스 진동을 공부하는 것은 통제 된 조건에서 격리 된 네트워크의 특성을 수 있습니다. 프로토콜은 CA1의 γ 진동을 불러 일으키는 급성 뇌 조각의 준비를 위해 제공됩니다.

파상풍의 자극에 의​​해 지역의 CA1 γ 진동의 발생

Neuronal network oscillations are important features of brain activity in health and disease and can be modulated by a range of clinically used drugs. A ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

9.1K 조회수.  University of Melbourne.  진동은 기본적인 네트워크 속성이며 질병과 약물에 의해 조절된다. 뇌 슬라이스 진동을 공부하는 것은 통제 된 조건에서 격리 된 네트워크의 특성을 수 있습니다. 프로토콜은 CA1의 γ 진동을 불러 일으키는 급성 뇌 조각의 준비를 위해 제공됩니다. 

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A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

Stimulation of the human visual cortex produces a transient perception of light, known as a phosphene. Phosphenes are induced by invasive electrical stimulation of the occipital cortex, but also by non-invasive Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)1 of the same cortical regions. The intensity at which a phosphene is induced (phosphene threshold) is a well established measure of visual cortical excitability and is used to study cortico-cortical interactions, functional organization 2, susceptibility to pathology 3,4 and visual processing 5-7. Phosphenes are typically defined by three characteristics: they are observed in the visual hemifield contralateral to stimulation; they are induced when the subject s eyes are open or closed, and their spatial location changes with the direction of gaze 2. Various methods have been used to document phosphenes, but a standardized methodology is lacking. We demonstrate a reliable procedure to obtain phosphene threshold values and introduce a novel system for the documentation and analysis of phosphenes. We developed the Laser Tracking and Painting system (LTaP), a low cost, easily built and operated system that records the location and size of perceived phosphenes in real-time. The LTaP system provides a stable and customizable environment for quantification and analysis of phosphenes.

Phosphenes are transient percepts of light that can be induced by applying Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to visually sensitive regions of cortex. We demonstrate a standard protocol for determining the phosphene threshold value and introduce a novel method for quantifying and analyzing perceived phosphenes.

Transcranial 자석 자극에 의​​해 유도된 Phosphenes을 문서화에 대한 새로운 접근 방식

Stimulation of the human visual cortex produces a transient perception of light, known as a phosphene. Phosphenes are induced by invasive electrical ...

연구

신경과학

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

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

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

기본 모드 네트워크를 검사하기 위해 Transcranial 자석 자극과 fMRI를 결합

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

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS display abnormalities in the expression of FMR1 - a protein required for typical, healthy neural development.3 Recent data has suggested that the loss of this protein can cause the cortex to be hyperexcitable thereby affecting overall patterns of neural plasticity.4,5
In addition, Fragile X shows a strong comorbidity with autism: in fact, 30% of children with FXS are diagnosed with autism, and 2 - 5% of autistic children suffer from FXS.6
Transcranial Magnetic Stimulation (a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability via the application of localized magnetic field pulses 7,8) represents a unique method of exploring plasticity and the manifestations of FXS within affected individuals. More specifically, Theta-Burst Stimulation (TBS), a specific stimulatory protocol shown to modulate cortical plasticity for a duration up to 30 minutes after stimulation cessation in healthy populations, has already proven an efficacious tool in the exploration of abnormal plasticity.9,10 
Recent studies have shown the effects of TBS last considerably longer in individuals on the autistic spectrum - up to 90 minutes.11 This extended effect-duration suggests an underlying abnormality in the brain's natural plasticity state in autistic individuals - similar to the hyperexcitability induced by Fragile X Syndrome.
In this experiment, utilizing single-pulse motor-evoked potentials (MEPs) as our benchmark, we will explore the effects of both intermittent and continuous TBS on cortical plasticity in individuals suffering from FXS and individuals on the Autistic Spectrum.

In this article, we examine the effects of Theta-Burst TMS stimulation on cortical plasticity in individuals suffering from Fragile X syndrome and individuals on the autistic spectrum.

TMS : 연약한 X 증후군 및 자폐증과 개인의 소성의 Mechasnism를 탐험하는 세타 - 버스트 프로토콜을 사용하여

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic fields. These rapidly alternating fields induce electrical currents within localized, targeted regions of the cortex which are associated with various physiological and functional brain changes.1,2,3
In 2007, O'Reardon et al., utilizing the NeuroStar device, published the results of an industry-sponsored, multisite, randomized, sham-stimulation controlled clinical trial in which 301 patients with major depression, who had previously failed to respond to at least one adequate antidepressant treatment trial, underwent either active or sham TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The patients, who were medication-free at the time of the study, received TMS five times per week over 4-6 weeks.4
The results demonstrated that a sub-population of patients (those who were relatively less resistant to medication, having failed not more than two good pharmacologic trials) showed a statistically significant improvement on the Montgomery-Asberg Depression Scale (MADRS), the Hamilton Depression Rating Scale (HAMD), and various other outcome measures. In October 2008, supported by these and other similar results5,6,7, Neuronetics obtained the first and only Food and Drug Administration (FDA) approval for the clinical treatment of a specific form of medication-refractory depression using a TMS Therapy device (FDA approval K061053).
In this paper, we will explore the specified FDA approved NeuroStar depression treatment protocol (to be administered only under prescription and by a licensed medical profession in either an in- or outpatient setting).

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the FDA approved depression treatment protocol using the Neuronetics NeuroStar TMS device.

NeuroStar TMS 장치 : FDA를 실시는 우울증 치료 프로토콜을 승인

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Recording Gamma Band Oscillations in Pedunculopontine Nucleus Neurons

Synaptic efferents from the PPN are known to modulate the neuronal activity of several intralaminar thalamic regions (e.g., the centrolateral/parafascicular; Cl/Pf nucleus). The activation of either the PPN or Cl/Pf nuclei in vivo has been described to induce the arousal of the animal and an increment in gamma band activity in the cortical electroencephalogram (EEG). The cellular mechanisms for the generation of gamma band oscillations in Reticular Activating System (RAS) neurons are the same as those found to generate gamma band oscillations in other brains nuclei. During current-clamp recordings of PPN neurons (from parasagittal slices from 9 - 25 day-old rats), the use of depolarizing square steps rapidly activated voltage-dependent potassium channels that prevented PPN neurons from being depolarized beyond -25 mV.
Injecting 1 - 2 sec long depolarizing current ramps gradually depolarized PPN membrane potential resting values towards 0 mV. However, injecting depolarizing square pulses generated gamma-band oscillations of membrane potential that showed to be smaller in amplitude compared to the oscillations generated by ramps. All experiments were performed in the presence of voltage-gated sodium channels and fast synaptic receptors blockers. It has been shown that the activation of high-threshold voltage-dependent calcium channels underlie gamma-band oscillatory activity in PPN neurons. Specific methodological and pharmacological interventions are described here, providing the necessary tools to induce and sustain PPN subthreshold gamma band oscillation in vitro.

The pedunculopontine nucleus (PPN) is located in the brainstem and its neurons are maximally activated during waking and rapid eye movement (REM) sleep brain states. This work describes the experimental approach to record in vitro gamma band subthreshold membrane oscillation in PPN neurons.

Pedunculopontine 핵 뉴런에서 녹음 감마 밴드 진동

Synaptic efferents from the PPN are known to modulate the neuronal activity of several intralaminar thalamic regions (e.g., the ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific frequency and in turn modulate ongoing cortical oscillatory activity. This neurotool allows the establishment of a causal link between endogenous oscillatory activity and behavior. Most of the tACS studies have shown online effects of tACS. However, little is known about the underlying action mechanisms of this technique because of the AC-induced artifacts on Electroencephalography (EEG) signals. Here we show a unique approach to investigate online physiological frequency-specific effects of tACS of the primary motor cortex (M1) by using single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to probe cortical excitability changes. In our setup, the TMS coil is placed over the tACS electrode while Motor Evoked Potentials (MEPs) are collected to test the effects of the ongoing M1-tACS. So far, this approach has mainly been used to study the visual and motor systems. However, the current tACS-TMS setup can pave the way for future investigations of cognitive functions. Therefore, we provide a step-by-step manual and video guidelines for the procedure.

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) allows the modulation of cortical excitability in a frequency-specific fashion. Here we show a unique approach which combines online tACS with single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) in order to "probe" cortical excitability by means of Motor Evoked Potentials.

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Ocular Kinematics Measured by In Vitro Stimulation of the Cranial Nerves in the Turtle

After animals are euthanized, their tissues begin to die. Turtles offer an advantage because of a longer survival time of their tissues, especially when compared to warm-blooded vertebrates. Because of this, in vitro experiments in turtles can be performed for extended periods of time to investigate the neural signals and control of their target actions. Using an isolated head preparation, we measured the kinematics of eye movements in turtles, and their modulation by electrical signals carried by cranial nerves. After the brain was removed from the skull, leaving the cranial nerves intact, the dissected head was placed in a gimbal to calibrate eye movements. Glass electrodes were attached to cranial nerves (oculomotor, trochlear, and abducens) and stimulated with currents to evoke eye movements. We monitored eye movements with an infrared video tracking system and quantified rotations of the eyes. Current pulses with a range of amplitudes, frequencies, and train durations were used to observe effects on responses. Because the preparation is separated from the brain, the efferent pathway going to muscle targets can be examined in isolation to investigate neural signaling in the absence of centrally processed sensory information.

Ocular Kinematics Measured by In Vitro Stimulation of the Cranial Nerves in the Turtle

This protocol describes how to use an in vitro isolated turtle head preparation to measure the kinematics of their eye movements. After removal of the brain from the cranium, cranial nerves can be stimulated with currents to quantify rotations of the eye and changes in pupil sizes.

눈 기구학 생체 외에서 거북이에 두개골 신경의 자극에 의해 측정

After animals are euthanized, their tissues begin to die. Turtles offer an advantage because of a longer survival time of their tissues, especially when ...

Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools to selectively manipulate brain rhythms. Here we describe an approach combining projection-specific optogenetics with extracellular electrophysiology for high-fidelity control of hippocampal theta oscillations (5-10 Hz) in behaving mice. The specificity of the optogenetic entrainment is achieved by targeting channelrhodopsin-2 (ChR2) to the GABAergic population of medial septal cells, crucially involved in the generation of hippocampal theta oscillations, and a local synchronized activation of a subset of inhibitory septal afferents in the hippocampus. The efficacy of the optogenetic rhythm control is verified by a simultaneous monitoring of the local field potential (LFP) across lamina of the CA1 area and/or of neuronal discharge. Using this readily implementable preparation we show efficacy of various optogenetic stimulation protocols for induction of theta oscillations and for the manipulation of their frequency and regularity. Finally, a combination of the theta rhythm control with projection-specific inhibition addresses the readout of particular aspects of the hippocampal synchronization by efferent regions.

We describe the use of optogenetics and electrophysiological recordings for selective manipulations of hippocampal theta oscillations (5-10 Hz) in behaving mice. The efficacy of the rhythm entrainment is monitored using local field potential. A combination of opto- and pharmacogenetic inhibition addresses the efferent readout of hippocampal synchronization.

Optogenetic 쥐 행동에 Hippocampal 세타 진동의 유입

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools ...

Recording Spatially Restricted Oscillations in the Hippocampus of Behaving Mice

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed electrical field of a large volume of brain tissue, extracting information about local activity is challenging. Studying neuronal microcircuits, however, requires a reliable distinction between truly local events and volume-conducted signals originating in distant brain areas. Current source density (CSD) analysis offers a solution for this problem by providing information about current sinks and sources in the vicinity of the electrodes. In brain areas with laminar cytoarchitecture such as the hippocampus, one-dimensional CSD can be obtained by estimating the second spatial derivative of the LFP. Here, we describe a method to record multilaminar LFPs using linear silicon probes implanted into the dorsal hippocampus. CSD traces are computed along individual shanks of the probe. This protocol thus describes a procedure to resolve spatially restricted neuronal network oscillations in the hippocampus of freely moving mice.

This protocol describes the recording of local field potentials with multi-shank linear silicon probes. Conversion of the signals using current source density analysis allows the reconstruction of local electrical activity in the mouse hippocampus. With this technique, spatially restricted brain oscillations can be studied in freely moving mice.

행동 하는 쥐의 해 마에서 진동 제한 공간 기록

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed ...

Dissection of Local Ca2+ Signals in Cultured Cells by Membrane-targeted Ca2+ Indicators

Calcium ion (Ca2+) is a universal intracellular messenger molecule that drives multiple signaling pathways, leading to diverse biological outputs. The coordination of two Ca2+ signal sources&#8212;&#8220;Ca2+ influx&#8221; from outside the cell and &#8220;Ca2+ release&#8221; from the intracellular Ca2+ store endoplasmic reticulum (ER)&#8212;is considered to underlie the diverse spatio-temporal patterns of Ca2+ signals that cause multiple biological functions in cells. The purpose of this protocol is to describe a new Ca2+ imaging method that enables monitoring of the very moment of &#8220;Ca2+ influx&#8221; and &#8220;Ca2+ release&#8221;. OER-GCaMP6f is a genetically encoded Ca2+ indicator (GECI) comprising GCaMP6f, which is targeted to the ER outer membrane. OER-GCaMP6f can monitor Ca2+ release at a higher temporal resolution than conventional GCaMP6f. Combined with plasma membrane-targeted GECIs, the spatio-temporal Ca2+ signal pattern can be described at a subcellular resolution. The subcellular-targeted Ca2+ indicators described here are, in principle, available for all cell types, even for the in vivo imaging of Caenorhabditis elegans neurons. In this protocol, we introduce Ca2+ imaging in cells from cell lines, neurons, and glial cells in dissociated primary cultures, and describe the preparation of frozen stock of rat cortical neurons.

Dissection of Local Ca2+ Signals in Cultured Cells by Membrane-targeted Ca2+ Indicators

Here we present a protocol for Ca2+ imaging in neurons and glial cells, which enables the dissection of Ca2+ signals at subcellular resolution. This process is applicable to all cell types that allow the expression of genetically encoded Ca2+ indicators.

로컬 Ca2 + 신호 막 대상 Ca2 + 지표에 의해 경작된 한 세포에의 해 부

Calcium ion (Ca2+) is a universal intracellular messenger molecule that drives multiple signaling pathways, leading to diverse biological outputs. The ...

파상풍의 자극에 의​​해 지역의 CA1 γ 진동의 발생

파상풍의 자극에 의해 지역의 CA1 γ 진동의 발생