1. Recrutamento assunto e Consentimento <ol><li> Após avaliação clínica e consentimento para núcleo subtalâmico (STN) estimulação cerebral profunda (DBS) para a doença de Parkinson refratária, informações de cada paciente é revista a fim de determinar se ele / ela satisfaz os critérios para o estudo intra-operatório (definidos em uma Revisão Institucional conselho aprovou o protocolo do Massachusetts General Hospital). </li><li> Se for determinado que o assunto atende aos critérios do estudo, um membro médico do grupo de estudo (não o cirurgião operacional) se aproxima do paciente para discutir a possibilidade de participação no estudo. </li><li> O formulário de consentimento para participar no estudo é, então, revistos e explicados ao assunto. Importante, a explicação do estudo salienta que a participação no estudo é voluntária e que em nenhum momento ele / ela tem a opção de retirar sua participação. Além disso, é, em seguida, enfatizou que a discussão a participar ou retirar no estudo não tem qualquer impacto sobre os cuidados médicos que ele / ela irá receber. </li><li> Se for determinado que o sujeito compreende e concorda em participar do estudo, ele / ela assina o consentimento informado aprovado e está matriculado no estudo. </li></ol> 2. Instalação e treinamento comportamental Rig <ol><li> Como parte do DBS cirurgia para a doença de Parkinson, os indivíduos são admitidos no hospital um dia antes da cirurgia. Assim, este oferece uma oportunidade de treinar o assunto na tarefa comportamental. Esta formação é essencial, pois proporciona um período de tempo durante o qual o sujeito pode aprender a executar a tarefa e desenvolver o conforto com as suas regras, retirando os &quot;efeitos de aprendizagem&quot; confunde (Consulte a discussão). </li><li> A plataforma portátil de comportamento é trazido para o quarto do sujeito hospital na noite antes da cirurgia. </li><li> Este equipamento está equipado com a mesma tarefa exata de comportamento que o sujeito é obrigado a executar no dia do estudo intra-operatório. <ol><li> Neste exemplo, o sujeito é convidado a jogar um jogo de cartas semelhante ao jogo de &quot;guerra&quot;. Neste jogo, o sujeito é obrigado a apostar (ou US $ 20 ou US $ 5) para saber se seu cartão é maior que a do computador. A intenção desta tarefa é a análise do papel da recompensa e do risco de codificação neuronal na STN. , A fim de incentivar o assunto que lhes é dito que será pago uma parte dos seus ganhos. </li><li> Como um meio de reduzir as combinações possíveis (e confunde resultante), apenas os cartões de número par de um processo simples são usadas (por exemplo, 2, 4, 6, 8 e 10 de espadas). Como tal, os resultados potenciais e as expectativas da tarefa pode ser facilmente calculado e analisado. </li><li> Em cada ensaio, o primeiro sujeito vê uma tela retratando o seu cartão aleatoriamente distribuídas, eo verso do cartão o computador desconhecido. A tela então mostra as duas opções de aposta, $ 5 e $ 20. Com base na força relativa de sua / seu cartão, o sujeito indica a aposta com um botão, após o que a tela mostra a sua / seu cartão eo cartão do computador é revelado. A tela final explicitamente descreve o montante ganho ou perdido. </li></ol></li><li> O assunto é permitido jogar o jogo até que eles compreender totalmente as regras do jogo e executar em um nível confortável. </li></ol> 3. Intra-operatório - Experimental Setup <ol><li> Uma vez que o assunto foi colocado na mesa cirúrgica, o equipamento que contém a aquisição, comportamentais dados e equipamentos de processamento de sinal é trazido para a sala de operação. Rig posicionamento deve levar em consideração o fluxo normal de trabalho e questões relacionadas com a esterilidade ambiente da sala de operação. </li><li> Como componentes desses equipamentos são montados e desmontados para cada sessão de gravação, é vital para verificar todas as conexões de equipamento. Portanto, como cada componente é conectado ao sistema de aquisição de dados, deve-se verificar a integridade dos dados. Estes procedimentos devem ser feitos no início da cirurgia para evitar ter de solucionar esses problemas durante o tempo de gravação crítica. <ol><li> Primeiro, inicie a aquisição e os equipamentos de processamento de sinal. Ligue as saídas da plataforma de processamento de sinal para as entradas do equipamento de aquisição. No caso deste estudo, estaremos adquirindo três canais extra-celular do potencial de ação correspondente a três para-sagital orientada eletrodos que serão avançados no cérebro do sujeito durante a cirurgia. Ligue a um amplificadores de cada vez para garantir que o sistema de aquisição está adquirindo os sinais. </li><li> Fixe o monitor para o OR de mesa em posição de visualização confortável usando um adaptador apropriado. </li><li> Se um dispositivo de entrada (caixa de joystick, botão, teclado, etc) é empregado, a posição deste dispositivo, prestando atenção a lateralidade em relação ao lado do cérebro a partir do qual as gravações serão obtidos. Garantir que a mão do sujeito está confortavelmente posicionados para operar o dispositivo de entrada. Considere pedir para o anestesiologista secure o monitor de pulso oxigenação por outro lado, para garantir o funcionamento adequado do dispositivo. Nesta tarefa, usamos uma caixa de botão. </li><li> Inicializar o sistema comportamental e garantir que os marcadores de eventos comportamentais estão sendo capturadas por uma plataforma de aquisição. </li><li> Iniciar a tarefa comportamental e permitir que o assunto para jogar alguns testes da tarefa. Durante este tempo, garantir que o sistema de aquisição está capturando as entradas botão de caixa e os marcadores comportamentais geradas pela plataforma de comportamento. </li><li> Se todas as conexões são funcionais, interromper a tarefa comportamental e equipamento de aquisição. </li></ol></li></ol> 4. Isolamento de neurônios do núcleo subtalâmico <ol><li> Os objetivos da cirurgia são para colocar DBS crônica leva para a região motor do STN. Esse posicionamento é conseguido através de uma combinação de imagens e gravações neuophysiological estereotáxica. </li><li> Detalhes do planejamento estereotáxico eo procedimento cirúrgico em si, naturalmente, variam entre as instituições, mas o processo geral é semelhante. Em nossa instituição, uma moldura estereotáxica Cosman-Roberts-Wells e gaiola fiducial é aplicada e uma tomografia computadorizada da cabeça obtidos. O CT com fiducials é mesclado com um obtido anteriormente volumétrica do cérebro MRI em um sistema neuro-navegação (StealthStation, Medtronics, Minneapolis, MN, ou VectorVision BrainLab, Feldkirchen, Alemanha). As coordenadas do alvo a região do cérebro (STN, neste caso) são convertidos em frame-based coordenadas. Na sala de cirurgia, o paciente é posicionado confortavelmente em uma posição semi-reclinada, e preparado e drapejado utilizando técnica cirúrgica padrão. As coordenadas da STN esquerda estão programadas para o quadro, que é posicionado sobre o paciente. A pele é incisada e retraída. Burr buracos são colocadas, e uma pequena abertura dural criado. Cânulas anexado a um microdrive são trazidos para a posição e avançou até a ponta da cânula são 25 mm acima do alvo. </li><li> Uma vez que as cânulas são avançados no cérebro, os estiletes internos são removidos e substituídos com alta impedância (0.3 - 1 mega-ohm) microeletrodos (FHC, Bowdoin, ME). O equipamento de processamento de sinal de pré-amplificadores são ligados uns aos eletrodos e do canal de referência diferencial é conectada à cânula externa. </li><li> Na plataforma de processamento de sinal dos amplificadores são ligados eo sinal extra-celular é avaliada. Além disso, a impedância de cada eletrodo é verificada antes de avançar mais para o cérebro. </li><li> O cirurgião avança lentamente os eletrodos (0,05-0,4 passos mm) para o cérebro. Os eletrodos são avançadas de partida 25 milímetros do alvo calculado para a STN. Essa trajetória resultados no eletrodo passando pelo núcleo caudado, tálamo, o INSERTA zona e, finalmente, para a STN. </li><li> Uma vez que os eletrodos tenham entrado no STN, o fisiologista manipula membros contralateral do paciente como um meio de determinar se o sinal neuronal motora é responsivo. Quando o cirurgião e pesquisador estão satisfeitos com a posição dos eletrodos, a tarefa comportamental pode ser iniciado. </li></ol> 5. Aquisição de Dados <ol><li> Antes de iniciar a tarefa comportamental, é importante para documentar a profundidade dos microeletrodos ea resposta do motor do neurônio isolado (s). </li><li> O assunto é, então, instruiu que a tarefa começará. Certifique-se que a caixa de botão é ainda confortavelmente posicionados e que o monitor completamente visível. </li><li> Iniciar a aquisição de dados e aquisição de linha de base para a atividade, pelo menos, um minuto antes de iniciar a tarefa comportamental. </li><li> Como o sujeito executa a tarefa é importante para monitorar os dados capturados. Com qualquer perturbação da aquisição, a tarefa deve ser interrompida eo problema corrigido. </li><li> No estudo atual, o sujeito é solicitado a realizar 120 testes para cada profundidade STN. </li><li> As tarefas podem ser executadas várias vezes para cada profundidade na STN, no entanto, existem limitações para a duração destes estudos intra-operatório (descritos mais detalhadamente na discussão). Nós limitamos o tempo de gravação experimental a 30 minutos para evitar o desconforto do paciente e prolongamento indevido da cirurgia. Além disso, o sujeito tem a oportunidade de rejeitar outras gravações a qualquer momento, caso em que a tarefa comportamental é interrompido e recomeça a cirurgia. </li><li> Uma vez que o estudo estiver concluído, os dados são copiados e arquivados para posterior análise. </li></ol> 6. Análise de Dados <ol><li> Primeiro, os sinais neuronais são discriminadas em timestamps individuais pico usando software disponível comercialmente. </li><li> Os códigos comportamentais tarefa são, então, analisado, e os timestamps atividade neuronal são alinhadas usando o código script no Matlab. </li></ol> Resultados representativos: A Figura 1 mostra os resultados representante de um único neurônio STN registados durante o jogo War descrito acima. O tOs painéis retratam op rasters centrada em quatro épocas comportamentalmente relevante na tarefa: o período de fixação antes de cada julgamento, a apresentação do cartão do sujeito, a pressionar o botão que indica o sujeito aposta, e apresentação do cartão do computador. Os painéis de fundo representam binned (50 caixas ms) histogramas peri-estímulo tempo (PSTHs). Este neurônio não responder robustamente a apresentação do cartão do sujeito, mas aumenta a sua demissão de forma significativa ao redor do botão. Esta atividade dura até o cartão do computador é revelado, em que ponto de disparo diminui para níveis basais. <img src="/files/ftp_upload/2156/2156fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Representante STN neurônio. Rasters (painéis superiores) e peri-estímulo tempo histogramas (PSTHs) centrado na épocas comportamentalmente relevantes são representados por um único representante STN neurônio. Este disparo dos neurônios aumenta significativamente em todo o tempo do botão que indica o sujeito aposta.

<ol>
	<li>Benabid, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+(thalamotomy+and+stimulation)+stereotactic+surgery+of+the+VIM+thalamic+nucleus+for+bilateral+Parkinson+disease.">Combined (thalamotomy and stimulation) stereotactic surgery of the VIM thalamic nucleus for bilateral Parkinson disease.</a> Appl. Neurophysiol. 50 (1-6), 344-344 (1987).</li><li>Deuschl, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+randomized+trial+of+deep-brain+stimulation+for+Parkinson's+disease.">A randomized trial of deep-brain stimulation for Parkinson's disease.</a> N. Engl. J. Med. 355 (9), 896-896 (2006).</li><li>Gale, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+symphony+to+cacophony:+Pathophysiology+of+the+human+basal+ganglia+in+Parkinson+disease.">From symphony to cacophony: Pathophysiology of the human basal ganglia in Parkinson disease.</a> Neurosci. Biobehav. Rev. , (2007).</li><li>Williams, Z. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+anterior+cingulate+neurons+and+the+integration+of+monetary+reward+with+motor+responses.">Human anterior cingulate neurons and the integration of monetary reward with motor responses.</a> Nat. Neurosci. 7 (12), 1370-1370 (2004).</li><li>Zaghloul, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+substantia+nigra+neurons+encode+unexpected+financial+rewards.">Human substantia nigra neurons encode unexpected financial rewards.</a> Science. 323 (5920), 1496-1496 (2009).</li></ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Cirurgia estimulação profunda do cérebro oferece uma oportunidade valiosa para examinar a atividade de neurônios individuais no cérebro humano. Até à data esta oportunidade permitiu numerosos estudos descritivos que caracterizam as atividades dos núcleos profundos diferentes. Mais recentemente, intra-operatório tarefas se tornaram mais sofisticados a fim de abordar vários aspectos do comportamento e cognição. A intenção do actual protocolo é fornecer um guia para a implementação bem sucedida intra-opera...

* Indica que este itens podem ser substituto para por equipamentos comparáveis ​​ou software; ** Indica que Instruments substituto componentes nacionais podem ser usados ​​(consulte a <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> para compatibilidade); *** Consulte <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> específicas para toolboxs necessários Matlab.

intra-operative behavioral tasks in awake humans undergoing deep brain stimulation surgery

Estimulação cerebral profunda (DBS) é um procedimento cirúrgico que direciona crônica, a estimulação elétrica de alta freqüência a alvos específicos no cérebro através de eletrodos implantados. Estimulação cerebral profunda foi implementado pela primeira vez como uma modalidade terapêutica por Benabid et al. No final de 1980, quando ele usou esta técnica para estimular o núcleo ventral intermediário do tálamo para o tratamento do tremor 1. Atualmente, o procedimento é usado para tratar pacientes que não respondem adequadamente ao tratamento médico para doenças como Parkinson, distonia e tremor essencial. A eficácia desse procedimento para o tratamento da doença de Parkinson foi demonstrada em bem-alimentado, ensaios clínicos randomizados 2. Atualmente, os EUA Food and Drug Administration aprovou DBS como um tratamento para pacientes com tremor essencial refratária, doença de Parkinson, e distonia. Além disso, DBS está atualmente sendo avaliado para o tratamento de outros transtornos psiquiátricos e neurológicos, como transtorno obsessivo compulsivo, transtorno depressivo maior, e epilepsia. DBS não só foi mostrado para ajudar as pessoas, melhorando sua qualidade de vida, ela também fornece aos pesquisadores a oportunidade única de estudar e compreender o cérebro humano. Gravações de microeletrodos são rotineiramente realizados durante a cirurgia DBS, a fim de melhorar a precisão da segmentação anatômica. Padrões de disparo dos neurônios individuais podem, portanto, ser registrado enquanto a pessoa executa uma tarefa comportamental. Os primeiros estudos utilizando esses dados focada em aspectos descritivos, incluindo as taxas de queima e explosão, e modulação de frequência 3. Estudos mais recentes têm-se centrado em aspectos cognitivos do comportamento em relação à atividade neuronal 4,5. Este artigo irá fornecer uma descrição dos métodos intra-operatória usado para executar tarefas comportamentais e registrar dados neuronal com os pacientes acordados durante casos DBS. Nossa exposição do processo de aquisição de dados eletrofisiológicos vai iluminar o escopo atual e as limitações do intra-operatório experiências humanas.

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Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery

Cirurgia de estimulação profunda do cérebro oferece uma oportunidade única para examinar codificação de informações no cérebro humano acordado. Este artigo irá descrever intra-operatória métodos usados ​​para realizar tarefas cognitivas e comportamentais, enquanto, simultaneamente, a aquisição de dados fisiológicos, tais como EMG, unidade única atividade neuronal e / ou potenciais de campo locais.

Intra-operatórias tarefas comportamentais em humanos Awake Submetidas à Cirurgia de Estimulação Profunda do Cérebro

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through ...

intra-operative-behavioral-tasks-awake-humans-undergoing-deep-brain

Research

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Medicine

12.9K visualizações.  Harvard Medical School. Cirurgia de estimulação profunda do cérebro oferece uma oportunidade única para examinar codificação de informações no cérebro humano acordado. Este artigo irá descrever intra-operatória métodos usados ​​para realizar tarefas cognitivas e comportamentais, enquanto, simultaneamente, a aquisição de dados fisiológicos, tais como EMG, unidade única atividade neuronal e / ou potenciais de campo locais.

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Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As such, primary or &#39;neuronal-like&#39; cell culture systems are commonly utilized. While&#160;these systems are relatively easy to work with, and are useful model systems in which various functional outcomes (such as cell death) can be readily quantified, the examined outcomes and pathways in cultured immature neurons (such as excitotoxicity-mediated cell death pathways) are not necessarily the same as those observed in mature brain, or in intact tissue. Therefore, there is the need to develop models in which cellular mechanisms in mature neural tissue can be examined. We have developed an in vitro technique that can be used to investigate a variety of molecular pathways in intact nervous tissue. The technique described herein utilizes rat cortical tissue, but this technique can be adapted to use tissue from a variety of species (such as mouse, rabbit, guinea pig, and chicken) or brain regions (for example, hippocampus, striatum, etc.). Additionally, a variety of stimulations/treatments can be used (for example, excitotoxic, administration of inhibitors, etc.). In conclusion, the brain slice model described herein can be used to examine a variety of molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

We have developed a brain slice model which can be used to examine molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.&#160;This technique generates viable mature brain tissue and reduces animal numbers required for experimentation, whilst keeping the neuronal circuitry, cellular interactions, and postsynaptic compartments partly intact.

Excitotóxico Estimulação do Microslices cérebro como um<em&gt; In vitro</em&gt; Modelo de AVC

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Medicina

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time according to fluctuating disease and medication state. In the present realization of adaptive DBS we record and stimulate from the DBS electrodes implanted in the subthalamic nucleus of patients with Parkinson&#39;s disease in the early post-operative period. Local field potentials are analogue filtered between 3 and 47 Hz before being passed to a data acquisition unit where they are digitally filtered again around the patient specific beta peak, rectified and smoothed to give an online reading of the beta amplitude. A threshold for beta amplitude is set heuristically, which, if crossed, passes a trigger signal to the stimulator. The stimulator then ramps up stimulation to a pre-determined clinically effective voltage over 250 msec and continues to stimulate until the beta amplitude again falls down below threshold. Stimulation continues in this manner with brief episodes of ramped DBS during periods of heightened beta power.
Clinical efficacy is assessed after a minimum period of stabilization (5 min) through the unblinded and blinded video assessment of motor function using a selection of scores from the Unified Parkinson&#39;s Rating Scale (UPDRS). Recent work has demonstrated a reduction in power consumption with aDBS as well as an improvement in clinical scores compared to conventional DBS. Chronic aDBS could now be trialed in Parkinsonism.

Controlling Parkinson&#039;s Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) is effective for Parkinson&#8217;s disease, improving symptoms and reducing power consumption compared to conventional deep brain stimulation (cDBS). In aDBS we track a local field potential biomarker (beta oscillatory amplitude) in real time and use this to control the timing of stimulation.

Controlar a doença de Parkinson com Adaptive Estimulação Cerebral Profunda

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including Parkinson's and Huntington's can disrupt it. People with Parkinson's disease, for example, tend to have increased saccadic latencies. Consequently, the quantitative measurement of saccadic eye movements has received considerable attention as a potential biomarker for neurodegenerative conditions. A lot more can be learned about the brain in both health and disease by observing what happens to eye movements when the function of specific brain areas is perturbed. Deep brain stimulation is a surgical intervention used for the management of a range of neurological conditions including Parkinson's disease, in which stimulating electrodes are placed in specific brain areas including several sites in the basal ganglia. Eye movement measurements can then be made with the stimulator systems both off and on and the results compared. With suitable experimental design, this approach can be used to study the pathophysiology of the disease being treated, the mechanism by which DBS exerts it beneficial effects, and even aspects of normal neurophysiology.

This paper describes the use of quantitative measurement of eye movements in conjunction with stimulation of focal areas of the deep brain in order to study physiology, pathophysiology, and the mechanisms of deep brain stimulation.

Usando Saccadometry com Estimulação Cerebral Profunda para estudar normal e patológico função cerebral

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

A Multimodal Imaging- and Stimulation-based Method of Evaluating Connectivity-related Brain Excitability in Patients with Epilepsy

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations over time in the blood-oxygenation level dependent signal. rs-fcMRI has been applied extensively to identify abnormalities in brain connectivity in different neurologic and psychiatric diseases. However, the relationship among rs-fcMRI connectivity abnormalities, brain electrophysiology and disease state is unknown, in part because the causal significance of alterations in functional connectivity in disease pathophysiology has not been established. Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is a technique that uses electromagnetic induction to noninvasively produce focal changes in cortical activity. When combined with electroencephalography (EEG), TMS can be used to assess the brain's response to external perturbations. Here we provide a protocol for combining rs-fcMRI, TMS and EEG to assess the physiologic significance of alterations in functional connectivity in patients with neuropsychiatric disease. We provide representative results from a previously published study in which rs-fcMRI was used to identify regions with abnormal connectivity in patients with epilepsy due to a malformation of cortical development, periventricular nodular heterotopia (PNH). Stimulation in patients with epilepsy resulted in abnormal TMS-evoked EEG activity relative to stimulation of the same sites in matched healthy control patients, with an abnormal increase in the late component of the TMS-evoked potential, consistent with cortical hyperexcitability. This abnormality was specific to regions with abnormal resting-state functional connectivity. Electrical source analysis in a subject with previously recorded seizures demonstrated that the origin of the abnormal TMS-evoked activity co-localized with the seizure-onset zone, suggesting the presence of an epileptogenic circuit. These results demonstrate how rs-fcMRI, TMS and EEG can be utilized together to identify and understand the physiological significance of abnormal brain connectivity in human diseases.

Resting-state functional-connectivity MRI has identified abnormalities in patients with a wide range of neuropsychiatric disorders, including epilepsy due to malformations of cortical development. Transcranial Magnetic Stimulation in combination with EEG can demonstrate that patients with epilepsy have cortical hyperexcitability in regions with abnormal connectivity.

A Multimodal Imaging- e baseada Estimulação método de avaliação de conectividade relacionadas com o cérebro Excitabilidade em doentes com epilepsia

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations ...

Symmetric Bihemispheric Postmortem Brain Cutting to Study Healthy and Pathological Brain Conditions in Humans

Neuropathologists, at times, feel intimidated by the amount of knowledge needed to generate definitive diagnoses for complex neuropsychiatric phenomena described in those patients for whom a brain autopsy has been requested. Although the advancements of biomedical sciences and neuroimaging have revolutionized the neuropsychiatric field, they have also generated the misleading idea that brain autopsies have only a confirmatory value. This false idea created a drastic reduction of autopsy rates and, consequently, a reduced possibility to perform more detailed and extensive neuropathological investigations, which are necessary to comprehend numerous normal and pathological aspects yet unknown of the human brain. The traditional inferential method of correlation between observed neuropsychiatric phenomena and corresponding localization/characterization of their possible neurohistological correlates continues to have an undeniable value. In the context of neuropsychiatric diseases, the traditional clinicopathological method is still the best possible methodology (and often the only available) to link unique neuropsychiatric features to their corresponding neuropathological substrates, since it relies specifically upon the direct physical assessment of brain tissues. The assessment of postmortem brains is based on brain cutting procedures that vary across different neuropathology centers. Brain cuttings are performed in a relatively extensive and systematic way based on the various clinical and academic contingencies present in each institution. A more anatomically inclusive and symmetric bi-hemispheric brain cutting methodology should at least be used for research purposes in human neuropathology to coherently investigate, in depth, normal and pathological conditions with the peculiarities of the human brain (i.e., hemispheric specialization and lateralization for specific functions). Such a method would provide a more comprehensive collection of neuropathologically well-characterized brains available for current and future biotechnological and neuroimaging techniques. We describe a symmetric bi-hemispheric brain cutting procedure for the investigation of hemispheric differences in human brain pathologies and for use with current as well as future biomolecular/neuroimaging techniques.

Organized brain cutting procedures are necessary to correlate specific neuropsychiatric phenomena with definitive neuropathologic diagnoses. Brain cuttings are performed differently based on various clinico-academic contingencies. This protocol describes a symmetric bihemispheric brain cutting procedure to investigate hemispheric differences in human brain pathologies and to maximize current and future biomolecular/neuroimaging techniques.

Symmetric Bihemispheric Postmortem Cérebro de corte para o Estudo de Saúde e Condições Patológicas cerebral em humanos

Neuropathologists, at times, feel intimidated by the amount of knowledge needed to generate definitive diagnoses for complex neuropsychiatric phenomena ...

Evaluating the Procedure for Performing Awake Cystometry in a Mouse Model

Awake filling cystometry has been used for a long time to evaluate bladder function in freely moving mice, however, the specific methods used, vary among laboratories. The goal of this study was to describe the microsurgical procedure used to implant an intravesical tube and the experimental technique for recording urinary bladder pressure in an awake, freely moving mouse. In addition, experimental data is presented to show how surgery, as well as tubing type and size, affect lower urinary tract function and recording sensitivity. The effect of tube diameter on pressure recording was assessed in both polyethylene and polyurethane tubing with different internal diameters. Subsequently, the best performing tube from both materials was surgically implanted into the dome of the urinary bladder of male C57BL/6 mice. Twelve-hour, overnight micturition frequency was recorded in healthy, intact animals and animals 2, 3, 5, and 7 days post-surgery. At harvest, bladders were assessed for signs of swelling using gross observation and were subsequently processed for pathological analysis. The greatest extent of bladder swelling was observed on day 2 and 3, which correlated with behavioral voiding data showing significantly impaired bladder function. By day 5, bladder histology and voiding frequency had normalized. Based on the literature and evidence provided by our studies, we propose the following steps for in vivo recording of intravesical pressure and voided volume in an awake mouse: 1) Perform the surgery using an operating microscope and microsurgical tools, 2) Use polyethylene-10 tubing to minimize movement artifacts, and 3) Perform cystometry on post-operative day 5, when bladder swelling resolves.

This study describes the surgical procedures and experimental techniques for performing awake cystometry in a freely moving mouse. In addition, it provides experimental evidence to support its optimization and standardization.

Avaliando o procedimento para realizar cistometria acordada em um modelo de mouse

Awake filling cystometry has been used for a long time to evaluate bladder function in freely moving mice, however, the specific methods used, vary among ...

A Quantitative Sensory Testing Paradigm to Obtain Measures of Pain Processing in Patients Undergoing Breast Cancer Surgery

Chronic pain following surgery, persistent postsurgical pain, is an important highly prevalent condition contributing to significant symptom burden and lower quality of life. Persistent postsurgical pain is relatively refractory to treatment hence generating a high need for preventive strategies and treatments. Therefore, the identification of patients at risk of developing persistent pain is an area of active ongoing research. Recently it was demonstrated that peri-operative disruptions in central pain processing may be able to predict persistent postsurgical pain at long term follow-up in breast cancer patients. The aim of the current report is to present a short protocol to obtain pain thresholds to different stimuli at multiple sites and a measure of endogenous analgesia in breast cancer patients. We have used this method successfully in a clinical context and detail some representative results from a clinical study.

Persistent postsurgical pain may be related to changes in pain processing. By assessing pain in response to standardized stimuli, changes in pain processing can be elucidated. We present methods to obtain pain thresholds to different stimuli and a measure of endogenous analgesia in patients undergoing breast cancer surgery.

Um paradigma de teste sensorial quantitativo para obter medidas de dor em pacientes submetidos à cirurgia de câncer de mama de processamento

Chronic pain following surgery, persistent postsurgical pain, is an important highly prevalent condition contributing to significant symptom burden and ...

Spinal Cord Lateral Hemisection and Asymmetric Behavioral Assessments in Adult Rats

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human Brown-S&#233;quard syndrome&#160;is a common type of incomplete SCI caused by a lesion to one half of the spinal cord which results in paralysis and loss of&#160;proprioception&#160;on the same (or ipsilesional) side as the injury, and loss of pain and temperature sensation on the opposite (or contralesional) side. Adequate methodologies for producing a spinal cord lateral hemisection (HX) and assessing neurological impairments are essential to establish a reliable animal model of Brown-S&#233;quard syndrome. Although lateral hemisection model plays a pivotal role in basic and translational research, standardized protocols for creating such a hemisection and assessing unilateralized function are lacking. The goal of this study is to describe step-by-step procedures to produce a rat spinal lateral HX at the 9th thoracic (T9) vertebral level. We, then, describe a combined behavior scale for HX (CBS-HX) that provides a simple and sensitive assessment of asymmetric neurological performance for unilateral SCI. The CBS-HX, ranging from 0 to 18, is composed of 4 individual assessments which include unilateral hindlimb stepping (UHS), coupling, contact placing, and grid walking. For CBS-HX, the ipsilateral and contralateral hindlimbs are assessed separately. We found that, after a T9 HX, the ipsilateral hindlimb showed impaired behavior function whereas the contralateral hindlimb showed substantial recovery. The CBS-HX effectively discriminated behavioral functions between ipsilateral and contralateral hindlimbs and detected temporal progression of recovery of the ipsilateral hindlimb. The CBS-HX components can be analyzed separately or in combination with other measures when needed. Although we only provided visual descriptions of the surgical procedures and behavioral assessments of a thoracic HX, the principle may be applied to other incomplete SCIs and at other levels of the injury.

Here we describe surgical procedures to produce a reliable spinal cord lateral hemisection (HX) at the 9th thoracic level in adult rats and neurobehavioral assessments designed for detecting asymmetric deficits after such a unilateral injury.

Hemiseção Lateral da Medula Espinhal e Avaliações Comportamentais Assimétricas em Ratos Adultos

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human ...

Intra-Operative Neural Monitoring of Thyroid Surgery in a Porcine Model

Intraoperative injury to the recurrent laryngeal nerve (RLN) can cause vocal cord paralysis, which interferes with speech and can potentially interfere with breathing. In recent years, intraoperative neural monitoring (IONM) has been widely adapted as an adjunct technique to localize the RLN, detect RLN injury, and predict vocal cord function during the operations. Many studies have also used animal models to investigate new applications of IONM technology and to develop reliable strategies for preventing intraoperative RLN injury. The aim of this article is to introduce a standard protocol for using a porcine model in IONM research. The article demonstrates the procedures for inducing general anesthesia, performing tracheal intubation, and experimental design to investigate the electrophysiological characteristics of RLN injuries. Applications of this protocol can improve overall efficacy in implementing the 3R principle (replacement, reduction and refinement) in porcine IONM studies.

This study aims to develop a standard protocol of intra-operative neural monitoring of thyroid surgery in a porcine model. Here, we present a protocol to demonstrate general anesthesia, to compare different types of electrodes, and to investigate the electrophysiological characteristics of the normal and injured recurrent laryngeal nerves.

Monitoramento Neural intra-operatória de cirurgia de tireoide em um modelo de suínos

Intraoperative injury to the recurrent laryngeal nerve (RLN) can cause vocal cord paralysis, which interferes with speech and can potentially interfere ...

Updated Technique for Reliable, Easy, and Tolerated Transcranial Electrical Stimulation Including Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive method of neuromodulation using low-intensity direct electrical currents. This method of brain stimulation presents several potential advantages compared to other techniques, as it is noninvasive, cost-effective, broadly deployable, and well-tolerated provided proper equipment and protocols are administered. Even though tDCS is apparently simple to perform, correct administration of the tDCS session, especially the electrode positioning and preparation, is vital for ensuring reproducibility and tolerability. The electrode positioning and preparation steps are traditionally also the most time consuming and error-prone. To address these challenges, modern tDCS techniques, using fixed-position headgear and pre-assembled sponge electrodes, reduce complexity and setup time while also ensuring that the electrodes are consistently placed as intended. These modern tDCS methods present advantages for research, clinic, and remote-supervised (at home) settings. This article provides a comprehensive step-by-step guide for administering a tDCS session using fixed-position headgear and pre-assembled sponge electrodes. This guide demonstrates tDCS using commonly applied montages intended for motor cortex and dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) stimulation. As described, selection of the head size and montage-specific headgear automates electrode positioning. Fully assembled pre-saturated snap-electrodes are simply affixed to the set position snap-connectors on the headgear. The modern tDCS method is shown to reduce setup time and reduce errors for both novice and expert operators. The methods outlined in this article can be adapted to different applications of tDCS as well as other forms of transcranial electrical stimulation (tES) such as transcranial alternating current stimulation (tACS) and transcranial random noise stimulation (tRNS). However, since tES is application specific, as appropriate, any methods recipe is customized to accommodate subject, indication, environment, and outcome specific features.

When administering transcranial direct current stimulation (tDCS), reproducible electrode preparation and placement are vital for a tolerated and effective session. The purpose of this article is to demonstrate updated modern setup procedures for the administration of tDCS and related transcranial electrical stimulation techniques, such as transcranial alternating current stimulation (tACS).

Técnica atualizada para estimulação elétrica transcraniana confiável, fácil e tolerada, incluindo estimulação transcraniana de corrente direta

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive method of neuromodulation using low-intensity direct electrical currents. This method of ...