이 작품 NIH DK082644, 휴스턴 대학에 지원 했다.

여기에 제시 된 프로토콜 설계 하 고 수행한 윤리적 인간 연구에 대 한 모든 지침에 따라 설정 앞 대학 휴스턴과 휴스턴 감리교 연구소의 각각 제도적 리뷰 보드.
1. 동시 EEG/fMRI 녹음
<ol><li>참가자 로부터 동의 얻을. 참가자는 목적 및 연구 과정 녹음 동시 EEG/fMRI 데이터에 대 한 중요 한 안전 조치의 절차를 설명 합니다.</li>
	<li>
EEG 모자를 준비 하 고는 MRI 스캐너 외부 임피던스를 확인 하십시오.
	<ol>
<li>피사체의 머리에는 적절 한 크기의 수동, MRI 호환 EEG 모자를 놓습니다. 10-20 국제 라벨 시스템10에 의하여 전극 위치.</li>
		<li>EEG 레코딩 소프트웨어에서 지상 및 기준 전극의 임피던스를 확인 하십시오. 이렇게 하려면 '임피던스' 탭을 클릭 하 고 소프트웨어 사용자 인터페이스에 전극 유형을 선택 합니다 ( 그림 1참조). 참고: 정확한 지침 여기는 여기서 사용 하는 소프트웨어와 관련 ( 재료의 표참조), 다른 시스템에 적응 해야 할 수 있습니다.</li>
		<li>각 전극, 전극, 전해질 젤을 주입 하는 주사기를 사용 하 여 다음 면봉을 사용 하 여 피부 전극 접촉 되도록 젤을 전파.<ol>
<li>임피던스는 감소, 적절 한 소프트웨어를 사용 하 여 값을 모니터링 하는 데 계속 (임피던스 규모는 설정에 따라 필요에 따라 조정) 임피던스 레벨을 제대로 모니터링을 ( 그림 1참조). 모든 전극 높은-품질 신호를 위해 10 k ω 임피던스 수준에 도달할 때까지 계속 합니다. 참고: 나열 하 고 여기 활용 자료, 당 간주 됩니다 안전 하지 않은 씨 환경11에 있는 어떤 전극 위에 50 ω 임피던스 수준. 그래서 선택한 모자 및 MRI 설정의 설계에 따라 변경 될 수 있습니다이 실험적인 체제의 안전을 보장 하기 위해 장비 제조업체와 MRI 기술자와 상담 하시기 바랍니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
동시 EEG/fMRI 하드웨어 설치 합니다.
	<ol>
<li>EEG 모자 준비 완료 되 면 그림 2에서 설명 하는 하드웨어 설치와 미스터 스캐너에 이동 하는 주제가 있다. 참고: 시스템 사용에 따라 그림의 몇 가지 세부 사항을 변경할 수 있습니다.</li>
		<li>실험 패러다임 디스플레이를 설정 합니다. 전망 실 뒤에 유리 씨-스캐너의 앞에 직면에 있는 모니터를 사용 하 여 ( 그림 2참조). 머리 코일 보기 미러를 사용 하 여 주제를 누워 있는 동안 그들의 머리 또는 눈 이동 없이 모니터 화면을 볼 수 있도록.</li>
		<li>되도록 과목 편안 하 게 화면을 볼 수 패러다임 제대로 표시 됩니다 컴퓨터 화면에 샘플 이미지를 표시 합니다. 모든 필요한 하드웨어 또는 소프트웨어 조정을 확인 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
실험 패러다임 (참조 그림 3).
	<ol>
<li>아직도, 남아 주제를 지시 하 고는 초기 T1-가 중 해 부 MRI 스캔을 수행. 만약에 가능 하다 면, 소 뇌의 아래에서 두개골과 피부를 포함 하 여 머리의 상단에 도달 되는 보기 필드를 사용 하 여.</li>
		<li>( 그림 4참조) 뇌 파 데이터를 녹음을 시작 합니다.</li>
		<li>동시에 MRI 녹음을 시작 하 고 프레 젠 테이 션 소프트웨어에 대 한 관심의 패러다임을 시작 하는 적절 한 단추를 클릭 합니다. 신호 품질을 보장 하기 위해 뇌 파 데이터 녹음을 확인 하 고, 원하는 경우, 적절 한 표식 기록 되 고 있다.<ol>
<li>여기 설명 된 설치를 사용 하 여, 먼저 프레 젠 테이 션 소프트웨어에 "실행"을 클릭 하 고 제목 번호 및 시험 번호를 입력 합니다. 패러다임을 확인 하는 이러한 설정에 따라 시작 합니다. 참고: 여기에 고용 패러다임 10 타석 정서적 동기 모터 응답 시각적 자극에 의해 evoked 했다 이루어져 있었다. 각 시험에 대 한 과목을 먼저 50 요청 했다 s 이후는 불쾌 한 (이미지 놀람, 분노, 또는 혐오에 해당)의 이미지 또는 아니라 불쾌 한 (이미지 행복 또는 중립성에 해당) 얼굴12 녹색 화면을 보고 각 카테고리에서 10 s. 5 이미지를 무작위 순서로 제시 했다 고 과목으로 불쾌 한, 얼굴을 식별 시 볼을 짜 내 고 짜 내 사라질 때까지 요청 했다 제시 했다.</li>
			<li>그라데이션 리콜 에코 평면 화상 진 찰 (GR-EPI) 시퀀스를 사용 하 여 fMRI 녹음 (권장). 장비 및 패러다임에 맞게 사용자 지정 합니다. 참고: 여기에 사용 하는 순서 포함: 에코 시간 (TE) = 35 석사; 반복 시간 (TR) = 1500 석사; 슬라이스 두께 = 5 mm; 각도 대칭 = 90 °; 픽셀 간격: 2.75 m m x 2.75 밀리미터입니다. 그것은 패러다임 전체 패러다임 클리핑 없이 기록 됩니다 있도록 자체의 디스플레이 보다 약간 더 오래 지속 하는 MRI 시퀀스를 사용 하 여 필요할 수 있습니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 구조상 MRI 데이터 분석 및 앞으로 모델 생성
<ol><li>전체 세분화 및 다양 한 표면 재건의 T1-가 중 해 부 MRI 사용 하 여 볼륨 Freesurfer 이미지 분석 스위트13,14에서 적용 됩니다. 참고: 모든 세그먼트 출력을 포함 하는 폴더 Freesurfer 생성 될 것입니다.</li>
	<li>
15 (https://martinos.org/mne/dev/manual/appendix/bem_model.html) 제공 하는 지침에는 사용할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)를 사용 주제 관련 3-레이어 경계 요소 방법 (괜 찮) 기하학적 모델 다음 생성 레이어 없다 중복 인지 확인 합니다.
	<ol>
<li>Freeview 응용 프로그램을 엽니다. "파일" 클릭 >> "로드 표면". Freesurfer 폴더에서 대상 디렉터리로 이동 합니다. "괜 찮" 폴더를 엽니다. "분수령" 폴더를 엽니다. 4 파일 여기 발견 ('outer_skin_surface', 'outer_skull_surface', 'brain_surface' 및 'inner_skull_surface')을 로드 합니다.</li>
		<li>슬라이스 선택 슬라이더를 이동 하 고 노란색 표면 층에 중복에 대 한 보고. 중복 발생 하는 경우 해부학 적 결함이 나 오류에 대 한 MRI 데이터를 확인 하 고 GUI 그리기 도구를 사용 하 여 레이어를 명확히.<ol>
<li>"파일"을 클릭 하 여 Freeview 응용 프로그램의 원래 MRI 데이터 로드 >> "부하 볼륨". 주제 폴더에 이동 하 고 "mri" 폴더를 엽니다. "오리지널" 디렉터리에 클릭 하 고 거기 발견 구조 MRI 데이터 열 (in.mgz or.nii 형식 이어야 한다). "확인"을 클릭 합니다.</li>
			<li>머리의 그레이 스케일 이미지 보기 그레이와 블랙 뇌 주변의 다른 레이어를 봐. 이러한 레이어 어떤 간격이 나 부정가지고 있지 않다는 걸 확인 합니다. "색상 선택" 도구를 사용 하 고 수정 레이어에서 한 복을 선택 합니다.</li>
			<li>"자유 복 편집 전환", 하 고 이미지 그리기를 클릭 합니다. 이 사용 하 여 MRI 이미지에 어떤 결점 든 지에서 채우기. 모든 레이어 및 MRI 슬라이스, 결함 발생에 대 한 보정을 수행 합니다. 참고: 도구를 편집 하는 "Polywire"와 "Livewire" 복 또한 "자유형" 대신 사용할 수 있습니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Pial 표면 형상에 따라 소스 공간을 생성 합니다.</li>
	<li>
Freesurfer 머리 모델 오버레이 (그림 5)를 사용 하 여 MRI 공간 주제-특정 뇌 파 센서 정렬 (예를 들어, 변환 및 회전)를 수행 합니다. 변환을 저장 합니다.
	<ol>
<li>MNE_analyze 응용 프로그램을 엽니다. "파일" 클릭 >> "부하 표면". 대상 데이터를 포함 하는 폴더를 이동 하 고 pial 표면 로드.</li>
		<li>"파일" 클릭 >> "디지타이저 데이터 로드 및 선택 (디지타이저 데이터를 포함 한다)의 뇌 파 파일. "보기"를 클릭 >> "뷰어 보기". 뷰어 GUI 표시 되 면 "옵션"을 클릭 하 고 있는지 확인 "피"와 "디지타이저 데이터" 옵션 선택. 여기 전극 빨간색, 노란색에서 라벨이 포인트와 같습니다.</li>
		<li>주 창 (하지 뷰어), "조정"을 선택 합니다 >> "맞춤 조정". '좌표 맞춤 GUI'를 사용 하 여 사용 하 여 화살표 및 l/R 버튼을 이동 하 고 회전 뷰어에서 EEG 전극. 필요한 만큼 조정 합니다. 정렬이 완료 되 면, 정렬 하기 ' 조정 맞춤 GUI' 하단의 "저장..."을 클릭 합니다. 참고: 일반적으로, 좋은 표준 정렬와 함께 두 피에 걸쳐 전극의 동등한 배급이 필요 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>주제-특정 벰 모델, 소스 공간 MNE 소프트웨어15를 사용 하 여 뇌 파 센서 변환을 제공 하 여 앞으로 모델을 생성 합니다.</li>
</ol>3. 기능성 MRI 데이터 분석
<ol><li>첫 번째 수준의 수행 굵게 활성화를 얻으려고 일반 선형 모형 (GLM) 메서드를 사용 하 여 (개별 주제) fMRI 통계 분석의 작업에 대 한 지도. 필요한16, Freesurfer 그룹 분석 파이프라인에 내장 된 클러스터 기반 방식을 사용 하 여 여러 비교에 대 한 수정.</li>
	<li>표준 공간 (MNI 또는 Talairach)에서 모든 과목에 대 한 대담한 활성화 지도 얻기 원하는 경우 모든 과목에 그룹 수준 분석을 수행 합니다. 참고: 기능적 MRI 두뇌 (FMRIB) 소프트웨어 라이브러리 (FSL)17 및 분석의 기능 Neuroimages (AFNI)18 패키지 둘 다에 의해 생성 된 동일한 표면에 fMRI 데이터 분석에 대 한 허용을 위한 옥스포드 대학 센터 Freesurfer, 후속 분석을 위해 편리</li>
	<li>
Tksurfer 시각화 도구를 사용 하 여 (개인 수준 및 그룹 수준), fMRI 활성화 지도 로드19 원하는 루즈벨트 수정 임계값 설정 하 여 관심 영역 (ROI) 식별을 수행 (p < 0.05 여기 사용 ). 참고: 개인 수준 활성화 지도에서 식별 ROIs 후속 소스 지역화 공간 priors을 fMRI 파생는 주제 관련 될 것입니다.<ol>
<li>FMRI 활성화 지도 사용 하 여 회색 문제 레이어에, 표면 패치 연결-라벨링 알고리즘을 사용 하 여 추출 합니다. 참고:이 예제에서 Dulmage Mendelsohn 분해 사용 되었다.</li>
		<li>추가 하위 분할 패치 기반으로 미리 정의 된 뇌 아틀라스의 라벨 하나 이상의 지역 취재 활동의 어떤 패치 분할 수 있도록 합니다. 참고: 여기에 사용 되는 아틀라스 DKT40 아틀라스20 (Freesurfer에서 사용 가능)21이었다. 지도 전문 또는 선택, 실험의 기본 설정에 따라 될 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>각 과목의 개별 소스 공간을 다시 (현재에 있는 표준 공간) 인수 그룹 수준 ROIs 프로젝트. 개별 주체의 구조 MRI 세분화 (단계 2.1)을 수행한 후 주제와 표준 공간 사이의 좌표 변환을 lh.sphere.reg 및 rh.sphere.reg 파일에 제공 됩니다, 그리고 주제의의 "서핑" 폴더에서 발견 Freesurfer 출력 폴더입니다. 참고: 모든 과목 공유할 것 이다 그로 인하여 동일한 ROIs, 하지만 그들의 자신의 특정 모델에서 세트. 그림 6 에 대 한 fMRI 결과 예 고 결과 ROIs를 참조 하십시오.</li>
</ol>4. 뇌 파 데이터 분석
참고:이 섹션에서 세부 정보 (참조 테이블의 자료 에 대 한 상세) 사용 되는 소프트웨어와 관련 있을 수 있습니다. 다른 소프트웨어 패키지를 사용 하는 경우 해당 설명서를 참조 하십시오.
<ol><li>템플릿 빼기 통해 스캐너 그라데이션 아티팩트 보정을 수행 합니다. 이 위해 "특별 한 신호 처리" 메뉴에서 "미스터 수정" 버튼을 클릭 하 고 뇌 파 분석 소프트웨어 GUI에서에서 적절 한 매개 변수를 선택 합니다 ( 그림 7참조). 선택한 스캐너 시퀀스 및 실험 설계에 적절 한 매개 변수를 입력 합니다. 참고: 기본 매개 변수를 포함: MRI 스캔, 스캔 유형 (인터리브 또는 연속), MRI 볼륨 마커 (또는 그라데이션 탐지 방법 및 그라데이션 트리거), 반복 시간 (TR) 보정, 그리고 유물 서식 파일에 대 한 채널.</li>
	<li>Cardioballistic 서식 파일 빼기를 통해 아티팩트를 제거 합니다. 이 위해 "특별 한 신호 처리" 메뉴에서 "CB 수정" 버튼을 클릭 하 고 분석 소프트웨어 GUI에서에서 적절 한 매개 변수를 선택 합니다. 참고: 매개 변수 필요한 여기 포함 최소 및 최대 심장 박동, 유물 템플릿, ECG 채널, 템플릿 상관 관계, 및 교정에 대 한 채널.</li>
	<li>여과 적용 합니다. "데이터 필터링"에서 분석 GUI, 상단의 IIR 필터에 대 한 버튼을 선택 합니다. 예를 들어 하이 패스를 적용 0.05 hz 저역 통과 40 Hz 전력선 주파수 (60 Hz), 노치 필터에서 48 dB/Hz의 롤 오프. 참고: 40 Hz 컷오프 주파수에서 로우-패스 필터 적용 후 60hz 노치 필터, 엄격 하 게 필요 하지 않습니다 하지만 필터 가장자리에 롤 오프로 인해 살아남은 수 있습니다 어떤 잔여 전원 라인 주파수에 대 한 보호로 채택 된다.</li>
	<li>분석 GUI 위에 눈 유물 교정: "변환" 선택 >> "유물 제거/감소" >> "눈 수정 ICA".</li>
	<li>신기는 지정 된 사전 및 포스트 자극 시간, 이벤트 타이밍 마커를 기반으로 뇌 파 데이터 세그먼트. 이렇게 하려면 선택, "변환" >> "세그먼트 분석 기능" >> "세분화", 관심의 표식 및 관심의 시간 세그먼트를 선택 하십시오. 참고: 세그먼트 길이 패러다임 및 관심의 예상된 두뇌 활동에 맞게 선택 되어야 한다.</li>
	<li>
수동 또는 반자동 아티팩트 제거 수행: "변환" 선택 >> "유물 제거/감소" >> "유물 거절". 프롬프트가 표시 되 면, GUI의 세 개의 탭 내의 아티팩트에 대 한 기준을 정의 하 고 gui 지시를 진행 합니다.
	<ol>
<li>' 검사 방법 ' 탭에서 선택 "자동 으로", "반자동", 또는 "수동으로 아티팩트 선택"을 선택 (반자동 모드 권장). 다음 "마크" 또는 "제거"를 선택 하 고 단일 채널에 대 한 수정 인지 지정 합니다.</li>
		<li>' 채널 선택 ' 탭에서 채널 아티팩트에 대 한 수정 될 것을 선택 합니다.</li>
		<li>'기준' 탭에는 아티팩트 확인 될 것입니다 기초를 선택 합니다. 실험 요구 사항에 맞게 선택 여기를 확인 합니다. 기준, 선택 후 "확인"을 클릭 하 고 아티팩트를 식별 및 선택에 따라 거부 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
기준선 보정 (있는 경우)를 평균 하는 재판을 수행 합니다.
	<ol>
<li>기본 보정을 수행 하려면: "변환" 선택 >> "세그먼트 분석 기능" >> "기본 수정". 세그먼트 데이터 평균: "변환" 선택 >> "세그먼트 분석 기능" >> "평균".</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. spatiotemporal fMRI 제약-EG 소스 이미징
<ol><li>창 크기 및 창 크기 (기본 설정 (20 ms) 오버랩 50 %40 ms 창 크기에 대 한 호출)을 중복 정의 합니다.</li>
	<li>공간 이전 설정 (단계 3에서에서 얻은) 주제 관련 ROIs 집합을 선택 합니다. 각 뇌 파 세그먼트에 대 한 알고리즘 다음 모델 증거를 극대화 하 고 그에 따라 소스 공분산 행렬을 계산 하는 공간 priors의 하위 집합에 대 한 가중치의 집합을 예상 됩니다.</li>
	<li>분석, 저조한 소스 전류 밀도 결과 소스 지역화 되 고 뇌 파 세그먼트에 대 한 수행 결과 소스 공분산 매트릭스를 사용 하 여.</li>
	<li>뇌 파의 모든 세그먼트에 대 한 5.2와 5.3 단계를 수행 하 고, 필요한 경우 요약 모든 시간 세그먼트에 대 한 전류 밀도 결과 하나의 완전 한 전류 밀도 시간 과정으로 겹치는 부분을 평균 하 여. 참고:이 단계 시점 모든 소스 단계 2.3에서에서 정의 (이 번호는 일반적으로 수천의 순서) 대뇌 피 질의 활동의 전류 밀도 시간 과정 귀 착될 것 이다 (그림 8).</li>
	<li>
추출은 ROIs의 각 대표 전류 밀도 시간 코스.
	<ol>
<li>단일 신호 시간 과정에는 투자 수익에서 여러 소스 포인트에서 시간 코스 요약에 대 한 선호 하는 방법 선택: 평균, 첫 번째 eigenvariate, 등
</li>
	</ol>
</li>
	<li>모든 과목에 대 한 5.1-5.5 단계를 반복 합니다.</li>
</ol>

<ol>
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D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+recording+of+laser-evoked+brain+potentials+and+continuous,+high-field+functional+magnetic+resonance+imaging+in+humans.">Simultaneous recording of laser-evoked brain potentials and continuous, high-field functional magnetic resonance imaging in humans.</a> Neuroimage. 28 (3), 708-719 (2005).</li><li>Niazy, R. K., Beckmann, C. F., Iannetti, G. D., Brady, J. M., Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removal+of+FMRI+environment+artifacts+from+EEG+data+using+optimal+basis+sets.">Removal of FMRI environment artifacts from EEG data using optimal basis sets.</a> Neuroimage. 28 (3), 720-737 (2005).</li></ol>

저자는 공개 없다.

우리는 여기 EEG/fMRI 통합 분석 spatiotemporal fMRI 제한 된 소스 분석 방법을 사용 하기 위해 필요한 조치 나타났습니다. EEG 및 fMRI는 되 잘 설립 비 접촉 두뇌 활동을 이미징에 대 한 기본적인 방법으로 하지만 그들은 그들의 각각 공간과 시간 해상도에 어려움 직면. 각각의 유리한 속성에 투자 방법은 개발 되었다, 그러나 현재 fMRI 제한 된 뇌 파 소스 지역화 방법을 자주 의존 간단한 fMRI 제약, 편견 및 ?...

Electroencephalography (뇌 파)와 기능적 자기 공명 영상 (fMRI) 보완 기능 neuroimaging 형식으로 볼 수 있습니다. FMRI hemodynamic 신호 (초) 순서 가난한 시간적 해상도1,2기본 신경 활동을 직접 측정 일시적인 대규모 두뇌 활동을 캡처합니다. 반면, 뇌 파 직접 빈약한 공간적 해상도3,4하지만 매우 높은 시간 해상도 (밀리초 수준), 뇌의 동적 electrophysiological 활동을 측정합니다. 이러한 속성은 각 개별 방법5의 유리한 측면을 최적화 하도록 설계 된 복합 접근에 이르렀다. EEG와 fMRI의 동시 사용 unimodal fMRI 또는 뇌 파와 관련 된 한계를 극복 하기 위해 우수한 시간적 해상도 뇌 파의 fMRI의 높은 공간 정확도와 결합 될 수 있습니다.
EEG 및 fMRI 통합을 위한 방법-정보를 fMRI 뇌 파 소스 지역화6,7로 시작합니다. 그러나이 기술은 뇌 파 소스 지역화를 개선 하기 위해 fMRI 파생 된 공간 정보를 활용 하 여,, 1 개의 결점은 "하드-제약 조건으로" fMRI의 응용 프로그램에 의해 발생 하는 잠재적인 공간 바이어스-공간 정보 fMRI 파생 된 것으로 간주 한 절대 진리입니다. 이 화해6-8이어야 하는 두 가지 큰 문제를 제기 한다. 첫째, 혈액 산소 수준 의존 (대담한) 대조의 정적 지도 사용 하 여 실수로 댐핑 밖에 진정한 활동 하는 동안 안에서 떨어지는 어떤 잘못 된 활동을 강화할 수 있습니다 고려 되어야 한다. 둘째, 대담한 활성화 지도 이상으로 발생 하는 소스에서 크로스 토크 결과 내에서 진정한 활동의 프레 젠 테이 션에 영향을 미칠 또는 잘못 된 활동을 일으킬 수 있습니다. 그럼에도 불구 하 고, 뇌 파 역 문제의 모델링 될 수 있는 사전 공간 지식 남아 유리한 솔루션5제공 하는 fMRI의 높은 공간 해상도 사용 하 여 제한 해 부와 기능 감에서 둘 다.
이 종이, fMRI priors는 계층적 베이지안 모델9에 따라 최적의 하위 집합을 계산 하 여 EEG와 fMRI 사이의 일시적인 불일치의 문제를 해결 하는 접근을 이미징 spatiotemporal fMRI 제한 된 뇌 파 소스를 보여 줍니다. FMRI priors 시간 변형 fMRI 제약을 이끌어 뇌 파 데이터에 대 한 관심의 특정 윈도우에서 데이터 기반으로 계산 됩니다. 제안 된 접근 활용 fMRI의 높은 공간 해상도로 정보를 정확 하 게 동적 신경 이미지 하는 시간에 따라 변화, 공간 선택적 방식으로 대뇌 피 질의 활동의 전류 밀도 매핑 계산 뇌 파의 높은 시간 해상도 활동입니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:869px;" width="868">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:219px;">BrainAmp MR Plus</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:415px;">Amplifiers for EEG recording, MR-compatible</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BrainAmp ExG MR&#160;</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Amplifier for auxilary sensor (EMG), MR-compatible</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BrainAmp Power Pack</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Provide power to amplifiers in the MR environment</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Ribbon Cables</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Connects the Power Pack to Amplifiers</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">SyncBox</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Synchronize MR scanner clock with EEG amplifier clock</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BrainCap MR</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Passive-electrode 64-channel EEG cap, MR-compatible</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BrainVision Recorder</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>EEG data recording software (steps 1.2-1.4.2)</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">BrainVision Analyzer 2.0</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>EEG analysis software (steps 4.1-4.6)</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">USB 2 Adapter (also known as BUA)</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Interface between the amplifiers and data acquisition computer</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Fiber Optic Cables</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Connects the EEG cap in the MR scanner to the Recording Computer</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">SyncBox Scanner Interface</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Synchronize MR scanner clock with EEG amplifier clock</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Trigger Cable</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used to send scanner/paradigm triggers to the recording computer</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">ABRALYT HiCl EEG Electrode Gel</td>
			<td style="width:117px;">EasyCap</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Abrasive EEG gel for passive electrode in MR environment</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Ingenia 3.0T MR system</td>
			<td style="width:117px;">Philips</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>3.0 T MRI system</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Patriot Digitizer</td>
			<td style="width:117px;">Polhemus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>EEG channel location digitization&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">MATLAB r2014a</td>
			<td style="width:117px;">MathWorks</td>
			<td></td>
			<td>Programming base for the DBTN algorithm (steps 3.3-3.4 and 5.1-5.7)</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Pictures of Facial Affect</td>
			<td style="width:117px;">Paul Eckman Group</td>
			<td></td>
			<td>A series of emotionally valent faces used as stimuli</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">E-Prime 2.0</td>
			<td style="width:117px;">Psychology Software Tools, Inc</td>
			<td></td>
			<td>Presentation Software (step 1.4.3)</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Bipolar skin EMG electrode</td>
			<td style="width:117px;">Brain Products</td>
			<td></td>
			<td>Used to detect muscle activity.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">POLGUI</td>
			<td style="width:117px;"></td>
			<td></td>
			<td>MATLAB software for digitization</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Freesurfer</td>
			<td style="width:117px;"></td>
			<td></td>
			<td>Software used in steps 2.1-2.4, and steps 3.1-3.2</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">MNE</td>
			<td style="width:117px;"></td>
			<td></td>
			<td>Software used in step 2.5</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

concurrent eeg and functional mri recording and integration analysis for dynamic cortical activity imaging

Electroencephalography (뇌 파)와 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)는 두뇌 활동을 식별 하기 위한 기본적인 비 침범 성 방법의 두. FMRI의 공간 정밀 뇌 파의 높은 시간 해상도 결합 하 여 복합 방법을 모색 하지만이 방법의 복잡성은 현재 개선 필요. 여기에 제시 된 프로토콜 최근에 개발한 spatiotemporal fMRI 제한 된 뇌 파 소스를 이미징 소스 편견을 바로 잡기 위해 fMRI 하위 영역의 동적 모집을 통해 뇌 파 fMRI 소스 지역화를 개선 하고자 방법에 설명 합니다. 프로세스 검사, 3D 대뇌 피 질의 모델, 그리고 독립적인 EEG 및 fMRI 처리의 세대 동시 EEG 및 fMRI에서 복합 데이터 수집 시작합니다. 처리 된 fMRI 활성화 지도 다음 여러 priors, 그들의 위치 및 주변 지역으로 분할 됩니다. 이러한 뇌 파 소스 지역화에 대 한 2 단계 계층적 베이지안 알고리즘에서 priors로 가져옵니다. (운영자 정의)의 각 창에 대 한 fMRI 활성화 지도의 특정 세그먼트 식별 모델 증거로 알려진 매개 변수 최적화를 활성화. 이러한 크로스 토크를 감소 시키고 다른 조건에 따라 활성 fMRI 영역에서 잘못 된 활동을 피하고 메서드를 이미징 multimodal의 특이성을 증가 확인 된 대뇌 피 질의 활동에 부드러운 제약 조건으로 사용 됩니다. 메서드 생성 대뇌 피 질의 지도 활동 및 시간-과정의 최종 결과로 찍은 또는 메서드 동안 추가 분석 (상관 관계, 원인, 등의 분석)에 대 한 기준으로 사용 수 있습니다 (그것은 찾을 수 없습니다 그것의 형식에 의해 다소 제한 EEG-invisible 소스), 그것은 광범위 하 게 대부분의 주요 처리 소프트웨어와 호환 이며 대부분 neuroimaging 연구에 적합.

기본적인 수준에서 뇌 파 소스 지역화 앞으로 역 문제를 해결 하는 포함 한다. 구축 하 고 앞으로 문제를 해결 하는 데 필요한 구성 요소는 그림 5C에 표시 됩니다. 주제-특정 T1 이미지, 3 개의 층을 사용 하 여-뇌, 두개골, 그리고 피부-세그먼트 고 메쉬. 이러한 레이어 벰 모델 생성에 대 한 입력으로 제공 됩니다. 마찬가지로, 피사체의 회?...

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Concurrent EEG and Functional MRI Recording and Integration Analysis for Dynamic Cortical Activity Imaging

동시 뇌 파와 기능적 MRI 기록과 동적 대뇌 피 질의 활동 영상에 대 한 통합 분석

이미징 방법, 방법, 이미징 spatiotemporal fMRI 제한 된 뇌 파 소스 라고 하는 뇌 파 fMRI multimodal 여기 설명 되어 있습니다. 제시 방법 고용 조건에 따라 활성 fMRI 하위 지도, 또는 priors, 공간 특이성을 향상 하 고 잘못 된 결과 제한 하는 방식으로 뇌 파 소스 지역화 가이드.

Electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) are two of the fundamental noninvasive methods for identifying brain ...

concurrent-eeg-functional-mri-recording-integration-analysis-for

Research

JoVE Journal

Biology

11.6K 조회수.  University of Houston. 이미징 방법, 방법, 이미징 spatiotemporal fMRI 제한 된 뇌 파 소스 라고 하는 뇌 파 fMRI multimodal 여기 설명 되어 있습니다. 제시 방법 고용 조건에 따라 활성 fMRI 하위 지도, 또는 priors, 공간 특이성을 향상 하 고 잘못 된 결과 제한 하는 방식으로 뇌 파 소스 지역화 가이드.

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Application of Light-cured Dental Adhesive Resin for Mounting Electrodes or Microdialysis Probes in Chronic Experiments

In chronic recording experiments, self-curing dental acrylic resins have been used as a mounting base of electrodes or microdialysis-probes. Since these acrylics do not bond to the bone, screws have been used as anchors. However, in small experimental animals like finches or mouse, their craniums are very fragile and can not successfully hold the anchors. In this report, we propose a new application of light-curing dental resins for mounting base of electrodes or microdialysis probes in chronic experiments. This material allows direct bonding to the cranium. Therefore, anchor screws are not required and surgical field can be reduced considerably. Past experiences show that the bonding effect maintains more than 2 months. Conventional resin's window of time when the materials are pliable and workable is a few minutes. However, the window of working time for these dental adhesives is significantly wider and adjustable.

In this report, we propose a new application of light-curing dental resins for mounting base of electrodes or microdialysis probes in chronic experiments. This material allows direct bonding to the cranium.

만성 실험에 장착 전극 또는 Microdialysis 프로브를위한 라이트 - 치료 치과 접착제 수지의 응용

In chronic recording experiments, self-curing dental acrylic resins have been used as a mounting base of electrodes or microdialysis-probes. Since these ...

연구

생물학

Labeling hESCs and hMSCs with Iron Oxide Nanoparticles for Non-Invasive in vivo Tracking with MR Imaging

In recent years, stem cell research has led to a better understanding of developmental biology, various diseases and its potential impact on regenerative medicine. A non-invasive method to monitor the transplanted stem cells repeatedly in vivo would greatly enhance our ability to understand the mechanisms that control stem cell death and identify trophic factors and signaling pathways that improve stem cell engraftment. MR imaging has been proven to be an effective tool for the in vivo depiction of stem cells with near microscopic anatomical resolution. In order to detect stem cells with MR, the cells have to be labeled with cell specific MR contrast agents. For this purpose, iron oxide nanoparticles, such as superparamagnetic iron oxide particles (SPIO), are applied, because of their high sensitivity for cell detection and their excellent biocompatibility. SPIO particles are composed of an iron oxide core and a dextran, carboxydextran or starch coat, and function by creating local field inhomogeneities, that cause a decreased signal on T2-weighted MR images. This presentation will demonstrate techniques for labeling of stem cells with clinically applicable MR contrast agents for subsequent non-invasive in vivo tracking of the labeled cells with MR imaging.

For the evaluation of new stem cell therapies it is important to non-invasively track the injected cells in vivo. This video will show you how to label human mesenchymal and embryonic stem cells with iron oxide based contrast agents in vivo for subsequent MR imaging in vivo.

이런 산화물로 hESCs과 hMSCs을 라벨링하는 MR 영상과 생체내 추적 비침습에 대한 Nanoparticles

In recent years, stem cell research has led to a better understanding of developmental biology, various diseases and its potential impact on regenerative ...

Labeling Stem Cells with Fluorescent Dyes for non-invasive Detection with Optical Imaging

Optical imaging (OI) is an easy, fast and inexpensive tool for in vivo monitoring of new stem cell based therapies. The technique is based on ex vivo labeling of stem cells with a fluorescent dye, subsequent intravenous injection of the labeled cells and visualization of their accumulation in specific target organs or pathologies. The presented technique demonstrates how we label human mesenchymal stem cells (hMSC) by simple incubation with the lipophilic fluorescent dye DiD (C67H103CIN2O3S) and how we label human embryonic stem cells (hESC) with the FDA approved fluorescent dye Indocyanine Green (ICG). The uptake mechanism is via adherence and diffusion of the lypophilic dye across the phospholipid cell membrane bilayer. The labeling efficiency is usually improved if the cells are incubated with the dye in serum-free media as opposed to incubation in serum-containing media. Furthermore, the addition of the transfection agent Protamine Sulfate significantly improves contrast agent uptake.

This video shows techniques for labeling of human embryonic stem cells and mesenchymal stem cells with fluorescent dyes. This technique can be used for an in vivo tracking of transplanted stem cells with optical imaging and for histopathological correlations with fluorescence microscopy.

광학 이미징과 비침습 감지를위한 형광 염료와 함께 줄기 세포를 라벨링

Optical imaging (OI) is an easy, fast and inexpensive tool for in vivo monitoring of new stem cell based therapies. The technique is based on ex vivo ...

Functional Imaging with Reinforcement, Eyetracking, and Physiological Monitoring

We use functional brain imaging (fMRI) to study neural circuits that underlie decision-making.  To understand how outcomes affect decision processes, simple perceptual tasks are combined with appetitive and aversive reinforcement.  However, the use of reinforcers such as juice and airpuffs can create challenges for fMRI.  Reinforcer delivery can cause head movement, which creates artifacts in the fMRI signal.  Reinforcement can also lead to changes in heart rate and respiration that are mediated by autonomic pathways.  Changes in heart rate and respiration can directly affect the fMRI (BOLD) signal in the brain and can be confounded with signal changes that are due to neural activity.  In this presentation, we demonstrate methods for administering reinforcers in a controlled manner, for stabilizing the head, and for measuring pulse and respiration.

This presentation demonstrates the use of fMRI to study neural circuits that underlie decision-making. Simple perceptual tasks are combined with appetitive and aversive reinforcements to investigate how outcomes affect decision processes.

강화, Eyetracking 및 생리 감시 기능 이미징

We use functional brain imaging (fMRI) to study neural circuits that underlie decision-making.  To understand how outcomes affect decision processes, ...

Dissection of Hippocampal Dentate Gyrus from Adult Mouse

The hippocampus is one of the most widely studied areas in the brain because of its important functional role in memory processing and learning, its remarkable neuronal cell plasticity, and its involvement in epilepsy, neurodegenerative diseases, and psychiatric disorders. The hippocampus is composed of distinct regions; the dentate gyrus, which comprises mainly granule neurons, and Ammon's horn, which comprises mainly pyramidal neurons, and the two regions are connected by both anatomic and functional circuits. Many different mRNAs and proteins are selectively expressed in the dentate gyrus, and the dentate gyrus is a site of adult neurogenesis; that is, new neurons are continually generated in the adult dentate gyrus. To investigate mRNA and protein expression specific to the dentate gyrus, laser capture microdissection is often used. This method has some limitations, however, such as the need for special apparatuses and complicated handling procedures. In this video-recorded protocol, we demonstrate a dissection technique for removing the dentate gyrus from adult mouse under a stereomicroscope. Dentate gyrus samples prepared using this technique are suitable for any assay, including transcriptomic, proteomic, and cell biology analyses. We confirmed that the dissected tissue is dentate gyrus by conducting real-time PCR of dentate gyrus-specific genes, tryptophan 2,3-dioxygenase (TDO2) and desmoplakin (Dsp), and Ammon's horn enriched genes, Meis-related gene 1b (Mrg1b) and TYRO3 protein tyrosine kinase 3 (Tyro3). The mRNA expressions of TDO2 and Dsp in the dentate gyrus samples were detected at obviously higher levels, whereas Mrg1b and Tyro3 were lower levels, than those in the Ammon's horn samples. To demonstrate the advantage of this method, we performed DNA microarray analysis using samples of whole hippocampus and dentate gyrus. The mRNA expression of TDO2 and Dsp, which are expressed selectively in the dentate gyrus, in the whole hippocampus of alpha-CaMKII+/- mice, exhibited 0.037 and 0.10-fold changes compared to that of wild-type mice, respectively. In the isolated dentate gyrus, however, these expressions exhibited 0.011 and 0.021-fold changes compared to that of wild-type mice, demonstrating that gene expression changes in dentate gyrus can be detected with greater sensitivity. Taken together, this convenient and accurate dissection technique can be reliably used for studies focused on the dentate gyrus.

A dissection technique for removal of the dentate gyrus from adult mouse under a stereomicroscope was demonstrated in this video-recorded protocol.

성인 마우스 Hippocampal 이가있는 이랑의 해부

The hippocampus is one of the most widely studied areas in the brain because of its important functional role in memory processing and learning, its ...

Robotics and Dynamic Image Analysis for Studies of Gene Expression in Plant Tissues

Gene expression in plant tissues is typically studied by destructive extraction of compounds from plant tissues for in vitro analyses. The methods presented here utilize the green fluorescent protein (gfp) gene for continual monitoring of gene expression in the same pieces of tissues, over time. The gfp gene was placed under regulatory control of different promoters and introduced into lima bean cotyledonary tissues via particle bombardment. Cotyledons were then placed on a robotic image collection system, which consisted of a fluorescence dissecting microscope with a digital camera and a 2-dimensional robotics platform custom-designed to allow secure attachment of culture dishes. Images were collected from cotyledonary tissues every hour for 100 hours to generate expression profiles for each promoter. Each collected series of 100 images was first subjected to manual image alignment using ImageReady to make certain that GFP-expressing foci were consistently retained within selected fields of analysis. Specific regions of the series measuring 300 x 400 pixels, were then selected for further analysis to provide GFP Intensity measurements using ImageJ software. Batch images were separated into the red, green and blue channels and GFP-expressing areas were identified using the threshold feature of ImageJ. After subtracting the background fluorescence (subtraction of gray values of non-expressing pixels from every pixel) in the respective red and green channels, GFP intensity was calculated by multiplying the mean grayscale value per pixel by the total number of GFP-expressing pixels in each channel, and then adding those values for both the red and green channels. GFP Intensity values were collected for all 100 time points to yield expression profiles. Variations in GFP expression profiles resulted from differences in factors such as promoter strength, presence of a silencing suppressor, or nature of the promoter. In addition to quantification of GFP intensity, the image series were also used to generate time-lapse animations using ImageReady. Time-lapse animations revealed that the clear majority of cells displayed a relatively rapid increase in GFP expression, followed by a slow decline. Some cells occasionally displayed a sudden loss of fluorescence, which may be associated with rapid cell death. Apparent transport of GFP across the membrane and cell wall to adjacent cells was also observed. Time lapse animations provided additional information that could not otherwise be obtained using GFP Intensity profiles or single time point image collections.

We report a method for introduction, tracking and quantitative analysis of GFP expression in plant cells. This method utilizes a custom-designed robotics system for semi-continuous image collection from large numbers of samples, over time. We also demonstrate the use of ImageJ and ImageReady for analysis of image series.

로보틱스 및 식물 조직에서 유전자 발현의 연구 동적 이미지 분석

Gene expression in plant tissues is typically studied by destructive extraction of compounds from plant tissues for in vitro analyses. The methods ...

Mutagenesis and Functional Analysis of Ion Channels Heterologously Expressed in Mammalian Cells

We will demonstrate how to study the functional effects of introducing a point mutation in an ion channel. We study G protein-gated inwardly rectifying potassium (referred to as GIRK) channels, which are important for regulating the excitability of neurons. There are four different mammalian GIRK channel subunits (GIRK1-GIRK4) - we focus on GIRK2 because it forms a homotetramer. Stimulation of different types of G protein-coupled receptors (GPCRs), such as the muscarinic receptor (M2R), leads to activation of GIRK channels. Alcohol also directly activates GIRK channels. We will show how to mutate one amino acid by specifically changing one or more nucleotides in the cDNA for the GIRK channel. This mutated cDNA sequence will be amplified in bacteria, purified, and the presence of the point mutation will be confirmed by DNA sequencing. The cDNAs for the mutated and wild-type GIRK channels will be transfected into human embryonic kidney HEK293T cells cultured in vitro. Lastly, whole-cell patch-clamp electrophysiology will be used to study the macroscopic potassium currents through the ectopically expressed wild-type or mutated GIRK channels. In this experiment, we will examine the effect of a L257W mutation in GIRK2 channels on M2R-dependent and alcohol-dependent activation.

We will demonstrate how to study the effect of a single point mutation on the function of an ion channel.

이온 채널의 돌연변이 유발과 기능 분석 Heterologously 포유 동물 세포에 표현

We will demonstrate how to study the functional effects of introducing a point mutation in an ion channel. We study G protein-gated inwardly rectifying ...

Rapid Analysis and Exploration of Fluorescence Microscopy Images

Despite rapid advances in high-throughput microscopy, quantitative image-based assays still pose significant challenges. While a variety of specialized image analysis tools are available, most traditional image-analysis-based workflows have steep learning curves (for fine tuning of analysis parameters) and result in long turnaround times between imaging and analysis. In particular, cell segmentation, the process of identifying individual cells in an image, is a major bottleneck in this regard.
Here we present an alternate, cell-segmentation-free workflow based on PhenoRipper, an open-source software platform designed for the rapid analysis and exploration of microscopy images. The pipeline presented here is optimized for immunofluorescence microscopy images of cell cultures and requires minimal user intervention. Within half an hour, PhenoRipper can analyze data from a typical 96-well experiment and generate image profiles. Users can then visually explore their data, perform quality control on their experiment, ensure response to perturbations and check reproducibility of replicates. This facilitates a rapid feedback cycle between analysis and experiment, which is crucial during assay optimization. This protocol is useful not just as a first pass analysis for quality control, but also may be used as an end-to-end solution, especially for screening. The workflow described here scales to large data sets such as those generated by high-throughput screens, and has been shown to group experimental conditions by phenotype accurately over a wide range of biological systems. The PhenoBrowser interface provides an intuitive framework to explore the phenotypic space and relate image properties to biological annotations. Taken together, the protocol described here will lower the barriers to adopting quantitative analysis of image based screens.

Here we describe a workflow for rapidly analyzing and exploring collections of fluorescence microscopy images using PhenoRipper, a recently developed image-analysis platform.

신속한 분석 및 형광 현미경 이미지의 탐사

Despite rapid advances in high-throughput microscopy, quantitative image-based assays still pose significant challenges. While a variety of specialized ...

Functional Reconstitution and Channel Activity Measurements of Purified Wildtype and Mutant CFTR Protein

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of transporters. The phosphorylation and nucleotide dependent chloride channel activity of CFTR has been frequently studied in whole cell systems and as single channels in excised membrane patches. Many Cystic Fibrosis-causing mutations have been shown to alter this activity. While a small number of purification protocols have been published, a fast reconstitution method that retains channel activity and a suitable method for studying population channel activity in a purified system have been lacking. Here rapid methods are described for purification and functional reconstitution of the full-length CFTR protein into proteoliposomes of defined lipid composition that retains activity as a regulated halide channel. This reconstitution method together with a novel flux-based assay of channel activity is a suitable system for studying the population channel properties of wild type CFTR and the disease-causing mutants F508del- and G551D-CFTR. Specifically, the method has utility in studying the direct effects of phosphorylation, nucleotides and small molecules such as potentiators and inhibitors on CFTR channel activity. The methods are also amenable to the study of other membrane channels/transporters for anionic substrates.

Described here is a rapid and effective procedure for functional reconstitution of purified wild-type and mutant CFTR protein that preserves activity for this chloride channel, which is defective in Cystic Fibrosis. Iodide efflux from reconstituted proteoliposomes mediated by CFTR allows studies of channel activity and the effects of small molecules.

정제 된 야생형과 돌연변이 체 CFTR 단백질의 기능의 재구성 및 채널 활동 측정

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of ...

Implementation of a Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) System on a Ti:Sapphire and OPO Laser Based Standard Laser Scanning Microscope

Laser scanning microscopes combining a femtosecond Ti:sapphire laser and an optical parametric oscillator (OPO) to duplicate the laser line have become available for biologists. These systems are primarily designed for multi-channel two-photon fluorescence microscopy. However, without any modification, complementary non-linear optical microscopy such as second-harmonic generation (SHG) or third harmonic generation (THG) can also be performed with this set-up, allowing label-free imaging of structured molecules or aqueous medium-lipid interfaces. These techniques are well suited for in-vivo observation, but are limited in chemical specificity. Chemically selective imaging can be obtained from inherent vibration signals based on Raman scattering. Confocal Raman microscopy provides 3D spatial resolution, but it requires high average power and long acquisition time. To overcome these difficulties, recent advances in laser technology have permitted the development of nonlinear optical vibrational microscopy, in particular coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS). CARS microscopy has therefore emerged as a powerful tool for biological and live cell imaging, by chemically mapping lipids (via C-H stretch vibration), water (via O-H stretch vibrations), proteins or DNA. In this work, we describe the implementation of the CARS technique on a standard OPO-coupled multiphoton laser scanning microscope. It is based on the in-time synchronization of the two laser lines by adjusting the length of one of the laser beam path. We present a step-by-step implementation of this technique on an existing multiphoton system. A basic background in experimental optics is helpful and the presented system does not require expensive supplementary equipment. We also illustrate CARS imaging obtained on myelin sheaths of sciatic nerve of rodent, and we show that this imaging can be performed simultaneously with other nonlinear optical imaging, such as standard two-photon fluorescence technique and second-harmonic generation.

Implementation of a Coherent Anti-Stokes Raman Scattering CARS System on a Ti:Sapphire and OPO Laser Based Standard Laser Scanning Microscope

Coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy based on inherent vibration of molecule bonds permits label-free chemically selective live cell imaging. This work presents the implementation of a complementary microscopy technique on a standard multiphoton laser scanning microscope based on a femtosecond Ti:sapphire laser and an OPO laser.

사파이어와 OPO 레이저 기반 표준 레이저 스캐닝 현미경 :에 Ti에 코 히어 런트 반 스톡스 라만 산란 (CARS) 시스템의 구현

Laser scanning microscopes combining a femtosecond Ti:sapphire laser and an optical parametric oscillator (OPO) to duplicate the laser line have become ...