Agradecemos a Hubertus Lohmann para compartilhar seus conhecimentos em técnicas de fTCD. Este trabalho foi financiado pelo Wellcome Trust programa de concessão não. 082498/Z/07/2.

1. Usando fTCD para Avaliar Lateralização da linguagem em crianças <ol><li> Sempre que possível, familiarizar a criança com fotos mostrando personagens das histórias de vídeo em uma sessão separada antes de apresentá-los a Doppler sistema. </li><li> É importante que o processo inclui ensaios suficientes para obter uma medida confiável: idealmente 20 ou mais, embora tenhamos obtido dados úteis com apenas 10-15 ensaios. Cada ensaio envolve um período de relaxamento, para ser usado como uma linha de base, seguida de ativação de linguagem. Velocidade do fluxo sanguíneo durante o período de ativação é comparada com a linha de base. Nós descobrimos que é possível utilizar o período, enquanto a criança passivamente assiste a um clipe de vídeo de 12 segundos como uma linha de base. Isso ajuda a evitar o tédio. A linha de base é seguido por um período de resposta de 10 segundos no qual a criança é solicitada a descrever o que aconteceu. Isso é seguido por um período de descanso 16 segundo. </li><li> O calendário do processo é importante para detectar mudanças na velocidade do fluxo sanguíneo devido à demanda metabólica, que pode demorar até 7 segundos. Usamos tarefas informatizado, escrito em Apresentação ou Matlab, que controlam o tempo de cada julgamento. Criticamente, esses programas também enviar pulsos para o hardware que registra um marcador no ficheiro de dados Doppler para indicar o início do período de ativação. Estes são usados ​​na análise dos dados para determinar os períodos de base e do fluxo sanguíneo ativação. </li><li> Nós usamos um sistema Multi-dop que permita a gravação de ultra-som a partir de lados esquerdo e direito simultaneamente. É melhor ter o sistema Multi-dop configurado e pronto para ir antes que o participante chegue. Certifique-se que as sondas são conectadas ao sistema de Multi-dop antes de ligar. Verifique se o computador está conectado estímulo, via porta paralela, para o computador Multi-dop e os pulsos de um são vistos por outro. Garantir o filtro highpass está definido para 300 Hz para ambos os lados e verificar a profundidade de insonação (45-55 mm) ea potência do sinal. O sistema tem limites definidos nos parâmetros diferentes para garantir que apenas os níveis de segurança podem ser usados. </li><li> Um código de participante deverá ser registrada nos arquivos Multi-dop dados em ordem para a condição, grupo ou dados demográficos correspondentes. </li><li> O sistema deve então ser interrompida enquanto se preparam as sondas. Cada sonda ultra-som é coberto com gel que proporciona um contato entre a sonda ea pele. Use uma quantidade generosa de gel para manter o melhor contato possível. </li><li> Agora é hora de começar a sessão. Verificar se a criança precisa ir ao banheiro antes de começar! Nós demonstramos o fone de ouvido com animais de brinquedo, e certifique-se que a criança compreenda o que vai acontecer eo que vai ser convidado a fazer. É particularmente importante que eles compreendam a necessidade de manter a calma após o período de ativação, para que o sinal pode voltar à linha de base. As crianças devem estar sentados confortavelmente como uma tarefa completa pode durar entre 20 e 30 minutos e um monte de movimentos do corpo bruto pode interferir com o sinal Doppler. </li><li> A parte mais difícil do processo é o posicionamento das sondas de gel-coberto. Novos usuários devem estar cientes de que é preciso prática para se tornar expert nessa parte do processo. Há uma simulação de computador útil por Rune Aaslid que podem ajudar com treinamento ( <a href="http://www.transcranial.com/">http://www.transcranial.com/</a> ), mas a melhor maneira de aprender é praticando a amigos e colegas. Depois de ter avaliado cerca de 10 pessoas, você vai começar a achar muito mais fácil. Uma coisa boa sobre como trabalhar com crianças é que geralmente é mais fácil encontrar um sinal de uma criança do que um adulto, porque eles têm crânios mais fino. </li><li> Cada sonda é colocada na janela temporal do crânio de cada lado da cabeça. Este é o mais fino seção de osso na cabeça e oferece a melhor área através da qual um sinal pode ser obtido a partir das artérias cerebral média. Estas janelas podem ser encontrados apenas à frente de cada orelha. Ao trabalhar com crianças, pode ajudar a reduzir o tempo de set-up se você tiver dois experimentadores, um ajuste de cada sonda. A maioria das crianças são felizes para assistir a um DVD durante esta parte do procedimento, mas é importante para monitorar o comportamento da criança e garantir que eles são confortáveis ​​e relaxados. Encerrar a sessão, se a criança solicitar este ou se houver qualquer sinal de perigo. </li><li> A posição das sondas é então ajustado para insonate da artéria cerebral média. Pode demorar alguns minutos antes de um sinal satisfatória seja encontrada. Este sinal tem um som característico, bem como padrão visual que deve ser monitorado a partir do computador Multi-dop. </li><li> O som característico é um barulho whooshing baixa da taxa de bater o participante coração. O padrão característico visual é um aumento acentuado seguido por uma queda de decaimento exponencial off que também se repete na taxa do batimento cardíaco. Você pode escolher a atividade a partir de outros vasos sangüíneos, dependendo<html> a profundidade de insonação e direção da sonda. A profundidade de aproximadamente 45 a 50 mm geralmente funciona bem em crianças. Uma vez que um sinal forte foi encontrado, reduzir o poder, tanto quanto possível, mantendo um bom sinal. O ganho também pode ser aumentada para amplificar um sinal fraco. </li><li> Uma vez que os sinais para cada artéria cerebral média são satisfatórios, a saída do sinal auditivo Multi-dop deve ser virado para baixo, eo processo pode começar. O experimentador explica para a criança que eles vão assistir a um clipe de vídeo em silêncio. Quando eles vêem o ponto de interrogação aparecer no computador que eles precisam para dizer o experimentador tanto quanto pode sobre o que aconteceu no vídeo. Quando eles vêem a imagem do menino vai &quot;shhh&quot; eles têm que parar de falar de imediato e sentar-se calmamente para esperar o próximo vídeo para começar (veja Figura 2 e. Exemplos avi). </li><li> Dispositivos de gravação são então iniciados, ou seja, um gravador de voz para respostas auditivas; junto com a gravação do sistema Multi-dop, eo computador que controla a apresentação do estímulo. </li><li> Trabalho do pesquisador é, então, para monitorar a criança e sinal Doppler para a) certifique-se que a criança é confortável e assistir à tarefa e b) garantir que um sinal adequado é mantido. O sinal Doppler é muito menos sensível ao movimento do que um sinal de fMRI, mas ele ainda pode ser interrompido por movimentos do corpo bruto, ou se os movimentos da sonda. Se o sinal torna-se significativamente perturbados, o computador do monitor devem ser pausadas e as sondas de redefinir de forma adequada. Às vezes pode ser necessário aplicar mais gel a fim de obter re-estabelecer um sinal satisfatório. Nós encontramos que os testes de crianças funciona melhor se for um experimentador é responsável por manter a criança na tarefa e gravar o que eles dizem, e os outros monitores do sinal Doppler. </li><li> Quando o procedimento experimental for concluída, a gravação Multi-dop pode ser interrompido e as sondas removido. É útil ter alguns tecidos disponíveis para remover qualquer excesso de gel. </li><li> Os arquivos de dados brutos são processados, a fim de comparar os sinais esquerdo e direito Doppler. Nós desenvolvemos nosso software Matlab própria com base nos métodos desenvolvidos por Deppe 7. Este processamento envolve down-amostragem dos dados e correção de flutuações devido à batida do coração. Ensaios individuais são excluídos da análise, se a ativação esquerda ou direita está fora de um intervalo especificado, normalmente 70-130% dos valores basais velocidade do fluxo sangüíneo. A ativação nestes ensaios é susceptível de ser afectada pelo contato da sonda problemática. A Figura 3 mostra a ativação em relação à sonda de sinais para um bom sinal, enquanto a Figura 4, mostra um caso onde o sinal é periodicamente perdida. </li><li> Em relação aos valores basais velocidade do fluxo sangüíneo, a ativação do canal direito é subtraído da esquerda, a fim de calcular a diferença de activação (ver Figura 5). O índice de lateralização é calculada como a média da ativação diferença para um lado ou segundo da diferença máxima dentro de um prazo pré-definido de interesse. Este período de juros é de 7 a 17 segundo após o início do &quot;falar&quot; de comando, indicado pelo marcador enviados do computador para exibir o arquivo de dados Multi-dop. Como a ativação diferença é os canais esquerdo menos certo, os índices de lateralização positivos refletem lateralização esquerda e negativos refletem direita. </li></ol> 2. Resultados representante <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1:. Superfície externa do hemisfério cerebral, mostrando as áreas supridas por artérias cerebral Pink é fornecido pela região da artéria cerebral média. (A partir de: <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png">http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png</a> ) <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2:. Esboço esquemático do teste experimental com 12 vídeo segunda linha de base, 10 intervalo de segunda resposta, e 16 segunda fase de repouso Período de interesse para o cálculo de lateralidade também é retratada. <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. Gravação de dados limpo de velocidade Doppler-primas (cm / seg) para a esquerda (azul) e direito canais (vermelho) Doppler 130-150 segundos durante uma única sessão experimental. Cada pulso visível corresponde a uma batida de coração. Evento marca início do estímulo, indicando exibido em verde. <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. Interrompido a gravação de dados de velocidade de Doppler-primas (cm / seg) para a esquerda (azul) e direito canais (vermelho) Doppler 400-450 segundos durante uma única sessão experimental. Marcador de evento indicando início do estímulo exibido em verde. Evidência significativa de abandono é visível para ambos os canais. ftp_upload/2161/2161fig5.jpg &quot;alt =&quot; Figura 5 &quot;/&gt; Figura 5. Esquerda (azul) e direito (vermelho) do canal (Painel A) e diferença de menos à esquerda à direita (Painel B) Doppler Velocity (cm / seg) em média em todos os ensaios aceitável para um grupo de participantes. Os participantes foram cued para &quot;Talk&quot; em 12 segundos eo período de interesse para o cálculo lateralidade também é retratado em verde. As barras de erro cinza em torno da velocidade de diferença no Painel B representam o erro padrão da média. Avi exemplos: as seqüências de vídeo para contar a história &quot;Freezefoot&quot; pode ser baixado em: <a href="http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm">http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm</a>

<ol>
	<li>Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handedness and developmental disorder. , (1990).</li><li>Pelletier, I., Sauerwein, H., Lepore, F., Saint-Amour, D., Lassonde, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+alternatives+to+the+Wada+test+in+the+presurgical+evaluation+of+language+and+memory+functions+in+epilepsy+patients.">Non-invasive alternatives to the Wada test in the presurgical evaluation of language and memory functions in epilepsy patients.</a> Epileptic Disorders. 9, 111-126 (2007).</li><li>Deppe, M., Ringelstein, E. B., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+investigation+of+functional+brain+lateralization+by+transcranial+Doppler+sonography.">The investigation of functional brain lateralization by transcranial Doppler sonography.</a> NeuroImage. 21, 1124-1146 (2004).</li><li>Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+determination+of+language+lateralization+by+functional+transcranial+Doppler+sonography+:+A+comparison+with+the+Wada+test.">Noninvasive determination of language lateralization by functional transcranial Doppler sonography : A comparison with the Wada test.</a> Stroke. 29, 82-86 (1998).</li><li>Lohmann, H., Drager, B., Muller-Ehrenberg, S., Deppe, M., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Language+lateralization+in+young+children+assessed+by+functional+transcranial+Doppler+sonography.">Language lateralization in young children assessed by functional transcranial Doppler sonography.</a> Neuroimage. 24, 780-790 (2005).</li><li>Bishop, D. V. M., Watt, H., Papadatou-Pastou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+efficient+and+reliable+method+for+measuring+cerebral+lateralization+during+speech+with+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">An efficient and reliable method for measuring cerebral lateralization during speech with functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Neuropsychologia. 47, 587-590 (2009).</li><li>Deppe, M., Knecht, S., Henningsen, H., Ringelstein, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AVERAGE:+a+Windows+program+for+automated+analysis+of+event+related+cerebral+blood+flow.">AVERAGE: a Windows program for automated analysis of event related cerebral blood flow.</a> Journal of Neuroscience Methods. 75, 147-154 (1997).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+dominance+for+language+function+in+adults+with+specific+language+impairment+or+autism.">Cerebral dominance for language function in adults with specific language impairment or autism.</a> Brain. 131, 3193-3200 (2008).</li><li>Illingworth, S., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atypical+cerebral+lateralisation+in+adults+with+compensated+developmental+dyslexia+demonstrated+using+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">Atypical cerebral lateralisation in adults with compensated developmental dyslexia demonstrated using functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Brain and Language. 111, 61-65 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemispheric+division+of+function+is+the+result+of+independent+probabilistic+biases.">Hemispheric division of function is the result of independent probabilistic biases.</a> Neuropsychologia. 47, 1938-1943 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Badcock, N., Groen, M. A., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+a+novel+paradigm+for+determining+hemispheric+lateralization+of+visuospatial+function.">Reliability of a novel paradigm for determining hemispheric lateralization of visuospatial function.</a> Journal of the International Neuropsychological Society. 15, 1028-1032 (2009).</li></ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Bem como estudar o desenvolvimento normal, temos vindo a utilizar fTCD para estudar lateralização de linguagem em adultos e crianças com transtornos do desenvolvimento da linguagem e alfabetização 8, 9. Nós também estamos interessados ​​no desenvolvimento de métodos de usar fTCD para avaliação da lateralização da visuo-espacial habilidades 10, 11.

A correction was made to <a href="http://www.jove.com/video/2161">Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)</a>. There was a misstated time interval for the point of interest.

Erratum: Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Multi-Dop T with Upgrade to 2 Channel MultiFlow Monitoring</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Compumedics</td>
<td>5610 EN</td>
<td>soon to be superseded by digital version </td>
</tr>
<tr>
<td>Headset</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Spencer Technologies, 701&#x2013;16th Avenue, Seattle,WA 98122</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

assessment of cerebral lateralization in children using functional transcranial doppler ultrasound (ftcd)

Existem muitas perguntas não respondidas sobre a lateralização cerebral. Em particular, não se sabe quais os aspectos da linguagem não-verbal e habilidade são lateralizada, se existem desvantagens associadas com padrões atípicos de lateralização cerebral, e se lateralização cerebral desenvolve com a idade. No passado, os pesquisadores interessados ​​nessas questões tendem a usar a lateralidade como medida proxy para lateralização cerebral, mas isso não é satisfatório porque a lateralidade é apenas um indicador fraco e indireta da lateralidade das funções cognitivas 1. Outros métodos, como a fMRI, são caros para estudos de grande escala, e nem sempre possível com crianças de 2. Aqui vamos descrever o uso de funcionais de ultra-som Doppler transcraniano (fTCD) como uma relação custo-benefício do método, não invasivo e confiável para avaliar a lateralização cerebral. O procedimento envolve a medição do fluxo sanguíneo na artéria cerebral média através de uma sonda de ultra-som colocado em frente da orelha. Nosso trabalho se baseia no trabalho de Rune Aaslid, que co-apresentou TCD em 1982, e Stefan Knecht, Deppe Michael e seus colegas da Universidade de Münster, que foi pioneiro no uso de medidas simultâneas de esquerda e direita da artéria cerebral média do fluxo de sangue, e criaram um método de correção para a atividade batimento cardíaco. Isto tornou possível para ver um claro aumento do lado esquerdo do fluxo sanguíneo durante a geração da linguagem, com lateralização concordando assim com a obtida através de outros métodos 3. A artéria cerebral média tem um território muito vasto vascular (ver Figura 1) eo método não fornece informações úteis sobre a localização dentro de um hemisfério. Nossa experiência sugere que é particularmente sensível às tarefas que envolvem a produção da fala, explícita ou implícita. A tarefa do &quot;padrão ouro&quot; é uma tarefa de geração de palavras (por exemplo, pensar em quantas palavras você pode que começam com &#39;B&#39; a carta) 4, mas isso não é adequado para crianças e outras pessoas com habilidades de alfabetização limitada. Em comparação com outros métodos de imagem cerebral, fTCD é relativamente pouco afetado por artefatos movimento de falar, e assim somos capazes de obter um resultado confiável de tarefas que envolvem imagens descrevendo em voz alta 5,6. Assim, temos desenvolvido uma tarefa criança-friendly que envolve olhar para video-clipes que contam uma história, e depois descrever o que foi visto.

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Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD

Funcional Doppler transcraniano (fTCD) é uma técnica de ultra-som simples e não invasivo, que pode ser usado para avaliar a lateralização das funções cognitivas, especialmente a linguagem, e é adequado para uso em crianças.

Avaliação da lateralização cerebral em crianças usando Funcional ultra-som Doppler transcraniano (fTCD)

There are many unanswered questions about cerebral lateralization.  In particular, it remains unclear which aspects of language and nonverbal ability are ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

20.1K visualizações.  University of Oxford. Funcional Doppler transcraniano (fTCD) é uma técnica de ultra-som simples e não invasivo, que pode ser usado para avaliar a lateralização das funções cognitivas, especialmente a linguagem, e é adequado para uso em crianças.

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Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

Dois registros eletrofisiológicos de sinapticamente evocadas Respostas astroglial e neuronal em fatias hipocampais agudas

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Neurociência

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal models, including monkeys, ferrets, bats, rodents, and cats. In order to draw suitable parallels between human and animal models of auditory function, it is important to establish a bridge between human functional imaging studies and animal electrophysiological studies. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is an established, minimally invasive method of measuring broad patterns of hemodynamic activity across different regions of the cerebral cortex. This technique is widely used to probe sensory function in the human brain, is a useful tool in linking studies of auditory processing in both humans and animals and has been successfully used to investigate auditory function in monkeys and rodents. The following protocol describes an experimental procedure for investigating auditory function in anesthetized adult cats by measuring stimulus-evoked hemodynamic changes in auditory cortex using fMRI. This method facilitates comparison of the hemodynamic responses across different models of auditory function thus leading to a better understanding of species-independent features of the mammalian auditory cortex.

Functional studies of the auditory system in mammals have traditionally been conducted using spatially-focused techniques such as electrophysiological recordings. The following protocol describes a method of visualizing large-scale patterns of evoked hemodynamic activity in the cat auditory cortex using functional magnetic resonance imaging.

Imagem Funcional do Cortex Auditivo em gatos adultos usando de alta campo fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the human brain. MEG is quiet and less likely to induce claustrophobia compared with magnetic resonance imaging (MRI). It is therefore a promising tool for investigating brain function in young children. However, analysis of MEG data from pediatric populations is often complicated by head movement artefacts which arise as a consequence of the requirement for a spatially-fixed sensor array that is not affixed to the child's head. Minimizing head movements during MEG sessions can be particularly challenging as young children are often unable to remain still during experimental tasks. The protocol presented here aims to reduce head movement artefacts during pediatric MEG scanning. Prior to visiting the MEG laboratory, families are provided with resources that explain the MEG system and the experimental procedures in simple, accessible language. An MEG familiarization session is conducted during which children are acquainted with both the researchers and the MEG procedures. They are then trained to keep their head still whilst lying inside an MEG simulator. To help children feel at ease in the novel MEG environment, all of the procedures are explained through the narrative of a space mission. To minimize head movement due to restlessness, children are trained and assessed using fun and engaging experimental paradigms. In addition, children's residual head movement artefacts are compensated for during the data acquisition session using a real-time head movement tracking system. Implementing these child-friendly procedures is important for improving data quality, minimizing participant attrition rates in longitudinal studies, and ensuring that families have a positive research experience.

This article introduces a child-friendly research protocol designed to improve data quality by reducing head movement during pediatric magnetoencephalography (MEG). We familiarize families with the MEG environment, train children to remain still using an MEG simulator, and correct for residual head movement artefacts using a real-time head movement detection system.

Estudando a função cerebral em crianças usando magnetoencefalografia

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the ...

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, causal evidence of brain area activation leading to a behavior is often left missing. Transcranial direct current stimulation (tDCS), which can temporarily alter brain cortical excitability and activity, is a noninvasive neurophysiological tool used to study causal relationships in the human brain. High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) is a noninvasive brain stimulation (NIBS) technique that produces a more focal current compared to conventional tDCS. Traditionally, the stimulation location has been roughly determined through the 10-20 EEG system, because determining precise stimulation points can be difficult. This protocol uses a 3D digitizer with HD-tDCS to increase accuracy in determination of stimulation points. The method is demonstrated using a 3D digitizer for more accurate localization of stimulation points in the right temporo-parietal junction (rTPJ).

Presented here is a protocol to achieve higher accuracy in determination of stimulation location combining a 3D digitizer with high-definition transcranial direct current stimulation.

Determinação de localização de estimulação usando um digitalizador 3D com estimulação transcraniana de alta definição da corrente direta

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...

Analysis of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage with High Frequency Transcranial Duplex Ultrasound

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A problem encountered in experimental studies using murine models of SAH is that methods for in vivo monitoring of cerebral vasospasm in mice are lacking. Here, we demonstrate the application of high frequency ultrasound to perform transcranial Duplex sonography examinations on mice. Using the method, the internal carotid arteries (ICA) could be identified. The blood flow velocities in the intracranial ICAs were accelerated significantly after induction of SAH, while blood flow velocities in the extracranial ICAs remained low, indicating cerebral vasospasm. In conclusion, the method demonstrated here allows functional, noninvasive in vivo monitoring of cerebral vasospasm in a murine SAH model.

The aim of this manuscript is to present a sonography-based method that allows in vivo imaging of blood flow in cerebral arteries in mice. We demonstrate its application to determine changes in blood flow velocities associated with vasospasm in murine models of subarachnoid hemorrhage (SAH).

Análise do Vasospasmo Cerebral em um Modelo Murine de Hemorragia Subaracnóide com Ultrassom Duplex Transcranial de Alta Frequência

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A ...

Whole-Brain 3D Activation and Functional Connectivity Mapping in Mice using Transcranial Functional Ultrasound Imaging

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ultrafast doppler angiography. As brain perfusion is strongly linked to local neuronal activity, this technique allows the whole-brain 3D mapping of task-induced regional activation as well as resting-state functional connectivity, non-invasively, with unmatched spatio-temporal resolution and operational simplicity. In comparison with fMRI (functional magnetic resonance imaging), a main advantage of fUS imaging consists in enabling a complete compatibility with awake and behaving animal experiments. Moreover, fMRI brain mapping in mice, the most used preclinical model in Neuroscience, remains technically challenging due to the small size of the brain and the difficulty to maintain stable physiological conditions. Here we present a simple, reliable and robust protocol for whole-brain fUS imaging in anesthetized and awake mice using an off-the-shelf commercial fUS system with a motorized linear transducer, yielding significant cortical activation following sensory stimulation as well as reproducible 3D functional connectivity pattern for network identification.

This protocol describes the quantification of volumetric cerebral hemodynamic variations in the mouse brain using functional ultrasound (fUS). Procedures for 3D functional activation map following sensory stimulation as well as resting-state functional connectivity are provided as illustrative examples, in anesthetized and awake mice.

Ativação 3D do cérebro inteiro e mapeamento de conectividade funcional em camundongos usando imagens de ultrassom funcional transcranário

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ...

Bateria de Testes Comportamentais para Avaliação de Efeitos Neurotóxicos em Peixe-Zebra Adulto

Neurotoxicity Assessment in Adult Danio rerio using a Battery of Behavioral Tests in a Single Tank

The presence of neuropathological effects proved to be, for many years, the main endpoint for assessing the neurotoxicity of a chemical substance. However, in the last 50 years, the effects of chemicals on the behavior of model species have been actively investigated. Progressively, behavioral endpoints were incorporated into neurotoxicological screening protocols, and these functional outcomes are now routinely used to identify and determine the potential neurotoxicity of chemicals. Behavioral assays in adult zebrafish provide a standardized and reliable means to study a wide range of behaviors, including anxiety, social interaction, learning, memory, and addiction. Behavioral assays in adult zebrafish typically involve placing the fish in an experimental arena and recording and analyzing their behavior using video tracking software. Fish can be exposed to various stimuli, and their behavior can be quantified using a variety of metrics. The novel tank test is one of the most accepted and widely used tests to study anxiety-like behavior in fish. The shoaling and social preference tests are useful in studying the social behavior of zebrafish. This assay is particularly interesting since the behavior of the entire shoal is studied. These assays have proven to be highly reproducible and sensitive to pharmacological and genetic manipulations, making them valuable tools for studying the neural circuits and molecular mechanisms underlying behavior. Additionally, these assays can be used in drug screening to identify compounds that may be potential modulators of behavior.
We will show in this work how to apply behavioral tools in fish neurotoxicology, analyzing the effect of methamphetamine, a recreational drug, and glyphosate, an environmental pollutant. The results demonstrate the significant contribution of behavioral assays in adult zebrafish to the understanding of the neurotoxicological effects of environmental pollutants and drugs, in addition to providing insights into the molecular mechanisms that may alter neuronal function.

Autor em destaque: Avaliação de mudanças comportamentais ambientais e induzidas por drogas em peixes-zebra adultos 

Here, we present a comprehensive behavioral test battery, including the novel tank, Shoaling, and social preference tests, to effectively determine the potential neurotoxic effects of chemicals (e.g., methamphetamine and glyphosate) on adult zebrafish using a single tank. This method is relevant to neurotoxicity and environmental research.

Avaliação da Neurotoxicidade em Danio rerio Adulto utilizando uma Bateria de Testes Comportamentais em um Único Tanque

The presence of neuropathological effects proved to be, for many years, the main endpoint for assessing the neurotoxicity of a chemical substance. ...

TUS de alta precisão: planejamento e execução com simulações acústicas e térmicas

Pipeline for Planning and Execution of Transcranial Ultrasound Neuromodulation Experiments in Humans

Transcranial ultrasound stimulation (TUS) is an emerging non-invasive neuromodulation technique capable of manipulating both cortical and subcortical structures with high precision. Conducting experiments involving humans necessitates careful planning of acoustic and thermal simulations. This planning is essential to adjust for bone interference with the ultrasound beam's shape and trajectory and to ensure TUS parameters meet safety requirements. T1- and T2-weighted, along with zero-time echo (ZTE) magnetic resonance imaging (MRI) scans with 1 mm isotropic resolution, are acquired (alternatively computed tomography x-ray (CT) scans) for skull reconstruction and simulations. Target and trajectory mapping are performed using a neuronavigational platform. SimNIBS is used for the initial segmentation of the skull, skin, and brain tissues. Simulation of TUS is carried over with the BabelBrain tool, which uses the ZTE scan to produce synthetic CT images of the skull to be converted into acoustic properties. We use a phased array ultrasound transducer with electrical steering capabilities. Z-steering is adjusted to ensure that the target depth is reached. Other transducer configurations are also supported in the planning tool. Thermal simulations are run to ensure temperature and mechanical index requirements are within the acoustic guidelines for TUS in human subjects as recommended by the FDA. During TUS delivery sessions, a mechanical arm assists in the movement of the transducer to the required location using a frameless stereotactic localization system.

Autor em destaque: Avançando a modulação do cérebro humano - protocolos otimizados para experimentos de estimulação por ultrassom transcraniano

Transcranial ultrasound stimulation (TUS) is an emerging non-invasive neuromodulation technique that requires careful planning of acoustic and thermal simulations. The methodology describes an image processing and ultrasound simulation pipeline for efficient, user-friendly, streamlined planning for human TUS experimentation.

Pipeline para Planejamento e Execução de Experimentos de Neuromodulação por Ultrassom Transcraniano em Humanos

Transcranial ultrasound stimulation (TUS) is an emerging non-invasive neuromodulation technique capable of manipulating both cortical and subcortical ...