NIH NIBIB RO1: 1R01EB009103-01 Klinik Neuroengineering Eğitim Programı (1 T90 DK070079-01) Wallace H Coulter Vakfı NIH Kurumsal Klinik ve Translasyonel Bilim Ödülü NIH / NCRR 1KL2RR025012-01 Wisconsin Mezunları Araştırma Vakfı

Deneysel İşlemler <ol><li> EEG Elektrotlar bağlanması <ol><li> Elektrotlar EEG kap kullanarak saç derisine bağlı olacaktır; 10-20 uluslararası sistem tarafından belirtildiği gibi, bu elektrotlar kafa derisi üzerinde uygun bir konumda olmasını sağlamak işlemini basitleştirir. </li><li> Kapağı yerleştirmek için bir keçeli kalem veya başka bir benzer bir yöntem kullanarak konu kafa derisi üzerinde tepe işaretleyin. Bunu yapmak için, konuyla ilgili nasion ve inion bularak başlar. Bir mezura kullanarak, bu iki konum arasındaki mesafeyi bulmak. Iki puan veya% 50, mesafe arasındaki puan yarıda tepe. Daha sonra başvurmak için bu noktada bir işareti yapmak. Diğer 10-20 puan benzer şekilde bulunabilir. </li><li> Taşlı elektrot kapağını bulun ve tepe üzerinde konumlandırmak. Taşlı sabit tutulması, baş üstüne kap kayma. FPZ ile aynı seviyede olan Fz, Cz ve Pz elektrotlar kafa derisinin orta hat olduğunu ve O1-O2 elektrot Oz ile yatay ve düz olduğunu, ve Fp1 FP2 olduğunu emin olun. </li><li> Şimdi referans elektrot eklemek, genellikle kulak memesi üzerine klipler. </li><li> Sonra, böylece elektrotlar, kafa derisi ile düşük empedanslı temas elektrotlar iletken bir jel ile doldurulur. Bunu yapmak için, künt uçlu bir iğne ile küçük bir şırınga jel ile doldurulur. Ayrıca, jel bağlantının iyi olup olmadığını belirlemek için uygulanan edilirken bilgisayar ekranında EEG izlerini görmek yararlı olabilir. </li><li> Iğne bir elektrot içine yerleştirin ve yavaşça herhangi bir ölü deriyi temizlemek için iğne ile saçlı deri aşındırın. Aşırı doldurmayın için dikkatli olmak, küçük bir miktar jel ile elektrot doldurun. Kulak referans elektrot ile başlayın ve zemin dahil olmak üzere, tüm elektrotlar için tekrarlayın. </li><li> Tüm kanallar için 5 kÊ daha az olmalıdır empedanslar. Bu yöntem özellikle amplifikatör sistemi kullanılan bağlı olarak değişir, ancak donanım üzerinden veya BCI2000 aracılığıyla ya empedans kontrol etmek mümkün olmalıdır. </li><li> Bir elektrot 5 kÊ üzerinde ise, iğne tekrar takın, ve biraz daha fazla kafa derisi aşındırın. Empedans herhangi bir azalma olmadığı sürece, daha fazla jel enjekte etmek için gerekli olmamalıdır. </li></ol></li><li> EEG Kalibrasyon Özellikleri Edinme <ol><li> Bir oturum, özellikle ilk kez bir konu test ediliyor başında, bir BCI kontrol etmek için kullanılabilir EEG özelliklerini belirlemek için yararlıdır. Mu ve Beta EEG ritimleri tüm insanlar için temel özellikleri aynı olmasına rağmen, bu özellikler kişiden kişiye değişebilir ve bu nedenle başka bir deneylere önce kalibre edilmesi gerekir, çünkü bu. </li><li> Kalibrasyon oturumda, konu monitörde sunulan görsel uyaranlara yanıt olarak elleri veya ayakları içeren farklı hareketleri hayal etmesi öğretilir. Başlamak için, bilgisayar sistemi böylece araştırmacı ekranı kontrol yazılımı içeren, çift monitör modu için yapılandırılmış ve ikinci bir monitör deneysel çıkış görüntüler olmalıdır. </li><li> Amplifikatör kaynağı modülü, ARSignalProcessing modülü ve StimulusPresentation modül seçerek BCI2000Launcher BCI2000 başlayın. Bu örnekte, biz g.USBamp amplifikatör kontrol gUSBampSource modülü kullanıyoruz. </li><li> Konu için parametre dosyaları, amplifikatör, ve motorlu tarama görevleri ekleyin. Bunlar, onlar sadece yüklü böylece, önceden yapılandırılmış olması gerekir, ve deney başlayabilirsiniz. </li><li> Parametre dosyaları BCI2000Launcher dosya listesine eklendikten sonra, Başlat düğmesine basın. Eğer her şeyi doğru bir şekilde çalıştı, BCI2000 EEG verileri bir iz görünmelidir başlamalı ve konu monitör, deney başlamadan önce boş olmalıdır. </li><li> Oturum sırasında, ekranda ya boş, ya da bir talimat gibi, &quot;Sağ El,&quot; Sol, &quot;Her iki Eller&quot; ya da görüntüler talimat 3 saniye boyunca ekranda görünecek &quot;Her iki Ayaklar&quot;; sırasında Bu süre, bu konuda sürekli hareket hayal gerekir. Açılış ve kapanış (örneğin, bir tenis topu sıkma gibi) elinde el hareketleri ve ayak hareketi (örneğin, her iki ayak gaz pedalına basmak gibi) ayaklar ileri ve geri hareket edilmelidir olmalıdır. Ekran boş zaman, vücudun tamamen rahat olmalıdır. </li><li> Bir çalışma sırasında, her vücut parçası 20 kez tekrarlanır. İdeal olarak, toplam 5 ishal olması gerektiği anlamına gelen, 100 veri noktaları var olmalıdır. Konu daha iyi hayal görevi gerçekleştirmek için birden çok oturum, daha az çalışır, gerekli olan. </li></ol></li><li> EEG Özellikleri Analizi <ol><li> Konu BCI kontrol etmek için gönüllü modüle mümkün olduğu EEG özelliklerini belirlemek amacıyla, kalibrasyon verileri kullanarak çevrimdışı BCI2000 ile birlikte BCI2000 Çevrimdışı Analiz aracı, analiz edilir. Bu araç, toplanan verilerin frekans alanı fe içine dönüştürüratures farklı hareketleri sırasında değişti ve maksimum görevleri ile orantılı frekansları ve yerleri gösterir. Bu özellikler, daha sonra BCI deneyde kullanılabilir. </li><li> Hangi özelliklerin kullanılması gerektiğini belirlemek için, BCI2000 Çevrimdışı Analizi aracını başlatmak. BCI2000 Daha fazla bilgi için başvurulması gerektiğini analiz aracı kullanmak için kapsamlı bir rehber içerir. </li><li> EEG özellikleri güçlü bir analiz aracı üretilen araziler büyük bir r-kare değerleri bularak her hareketi ile ilişkilidir belirleyin. En büyük r-kare değerleri (örneğin, 0.2 &#39;den fazla) ile kanal ve frekans bidonları sonra, belirli bir yönde bir kontrol sinyal bileşeni olarak seçilebilir. Örneğin, ekranın sağ tarafına imleci hareket ettirmek için Sağ durum için bu değişikliği kurmak olmalıdır. </li><li> Mu / Beta ritimleri, ilişkili bir hareketi ile genlik azalma olduğunu da hatırlamak önemlidir . Yani, imleci sağa doğru hareket ettirmek için, pozitif x-yönü, bu özelliği ile ilgili olumsuz bir ağırlığı olmalıdır. </li><li> Seçilen kanal ve frekanslar kortikal sensorimotor ritimleri bilinen özellikleri ile tutarlı olmalıdır. Hayali sağ el hareketi ile karşılık anlamlı bir değişiklik C3 ve CP3 yakın kontralateral (sol) motor korteksin, üzerinde görülen ve 8-12 Hz / ya da 18-28 Hz yakın merkezli olmalı Yani Benzer şekilde, sol el hareketleri C4 ve CP4 elektrotlar sağ motor korteks üzerinde değişiklikler sonuçlanmalıdır ve ayak hareketleri, Taşlı ve CPZ üzerinde görünmelidir. Bu yerleri ve değerleri farklı ise, o zaman diğer bazı gürültü veya rasgele etkisi ölçüldü muhtemeldir ve kontrol özelliği olarak yapılandırılmış olmamalıdır. </li><li> Her durum için, dört büyük r-kare değerleri kanal sayısı ve bin sayısı açısından tercih edilmelidir. Frekansları, 2 Hz kutularına 10-12 Hz yüksek bir r-kare ile bir özelliği düzenlenmiştir bin 6 görünecektir. Elinde bu değerler sistemi, imleç kontrolü görevi için konfigüre edilebilir. </li></ol></li><li> Online Görüşleriniz Oturum Yapılandırma <ol><li> BCI2000 Launcher imleç hareketi oturumu yapılandırın. </li><li> Deney başlamadan önce, çeşitli parametrelere yapılandırılmış olması gerekir. İlk olarak, mekansal filtre ortak bir ortalama referans yapılandırılmalıdır. Bunu yapmak için, ayarlar listesini ekrana getirmek için BCI2000 operatörü Yapılandırma basın ve Filtreleme sekmeye basın. </li><li> SpatialFiltering gidin ve diyor böylece SpatialFilterType açılan kutuda &quot;Common-Ortalama Referans (SYR).&quot; </li><li> SpatialFilter ARAÇ Çıkış altında, kalibrasyon oturumda seçilen kanal isimleri veya numaraları liste. Örneğin, &quot;C3, CP3 C4 CP4 Taşlı CPZ&quot; (tırnak işaretleri olmadan) yazın ve BCI2000 bilecek hangi kanallar (kanal etiketleri Kaynak sekmesinde &quot;Kanal Adları&quot; alanına altında listelenen). </li><li> Sonra, sınıflandırma matrisi seçilen özellikleri kullanmak için yapılandırılmış olması gerekir. Filtreleme sekmesi altında, Sınıflandırıcı parametre ve Düzen&#39;e basın Matrix gidin. </li><li> Sütun sayısı 4 olarak ayarlanmış olmalıdır ve satır sayısını seçilen özellikler toplam sayısına eşit olmalıdır. Her matris satır ayrı bir özelliği karşılık gelir. </li><li> İlk sütun, ikinci sütun kontrolü için seçilen kutular içeren kullanılan kanal isimleri tüm, örneğin, C3, C4, vb içermelidir. Ya bir çöp kutusu numarasını ya da belirli bir frekans girmek mümkündür; &quot;6&quot; ya da &quot;11Hz&quot; giren BinWidth parametresi Kaynak sekmesi altında &quot;2&quot; Hz olduğunu, aynı bin seçecektir. , &quot;1&quot; bir değer yatay hareketine karşılık, ve &quot;2&quot; dikey hareketine karşılık, üçüncü sütunda çıkış kanalı. Kanallar C3, CP3, C4 ve CP4 yatay bir imleç kontrolü görev için 1 olarak ayarlanır; C3, CP3, C4, CP4, Cz ve CPZ dikey imleci kontrol görevi için 2 ayarlanmış olmalıdır. Son olarak, dördüncü sütun özelliği ağırlık tutan ve amaçlanan ters yönde uygun olmalıdır, örneğin, C3 ve CP3 imleci sağa taşımak için -1 ağırlıklı olmalı ve C4 ve CP4 1 sola hareket ağırlıklı olmalıdır . İmleci aşağı taşımak için, Taşlı ve CPZ 1 ağırlıklı olmalı ve imleci yukarı taşımak için, C3 ve C4 -1 ağırlıklı olmalıdır. </li></ol></li><li> İmleç Hareketi Görev <ol><li> Şimdi sistemi doğru ayarları ile yapılandırılmış, deneysel görevin başlama zamanı. </li><li> Bu sistem, dört hedeflerin bir deneme sırasında görünecektir böylece yapılandırılmıştır. Söz konusu hedefi, istenilen yönde hareket (örneğin, vb aşağı hareket ettirmek için sağ, ayakları hareket ettirmek için sağ el) karşılık gelen hayal hareketleri kullanarak doğru hedef imleci hareket ettirmek için. </li><li> Ilk denemeler için, imleci hedef eksenine sınırlıdır. Bu hedef, üst veya alt kısmında ise,mümkün imleci yukarı veya aşağı hareket etmek, ve eğer, imleç ekranın sağ veya sol tarafında sadece sol veya sağ taşınmış olabilir. </li><li> Çalışması başladığında, &quot;T&quot; harfi 2 saniye süreyle ekranda görünür. Sonra, hedeflerden biri, 1 saniye süreyle görünür. </li><li> Bu 1 saniyelik bir süre sonra, imleç ekranın ortasında görünür. Söz konusu hedef imleci yönlendirmek için uygun hayal hareketleri kullanır. Konu isabet ederse, bu renk değişir. Aksi takdirde, bu konuda kez çıkışı oturumundan önce hedefi vurmak için 5 saniye ve karavana olarak sayılır. </li><li> Yargılama sonucunda, bu konuda aksi takdirde yeniden ayarlamak pozisyonları yutmak, göz kırpma, rahatlayın, ya da sırasında 2 saniyelik bir yargılama arası aralığı vardır. Çalışmalar sırasında, hareket, hareket eserler ya da kas eserler azaltmak için mutlak bir minimum düzeyde tutulmalıdır. Bu da loş ışıklı bir odada rahat bir sandalyede oturmak için faydalıdır. </li><li> 20 denemeden sonra, BCI2000 bekleme durumuna geçer. Bu süre zarfında, bu konu imleci hareket ettirmek için bazı ayarları yeniden ayarlamak için gerekli olabilir. </li><li> 4 çalıştıktan sonra konu volitionally imleci hareket ettirmek için hala yetersiz olması durumunda, BCI2000 Çevrimdışı Analiz aracı yeniden toplanan verileri analiz etmek için gerekli olabilir. Yeni özellik araziler dayalı yeni kanallar ve frekansları seçin. Bir konu görev yetkin hale önce birkaç çalışır ya da belki birkaç seans sürebilir. </li></ol></li></ol> Bölüm 6: Temsilcisi Sonuçlar: <ol><li> Şekil 1 ve 2, imleç kontrolü için seçilen hangi kanal ve frekans bidonları gösteren kalibrasyon prosedürü için r-kare değerleri ve kafa derisi topografya göstermektedir. </li><li> Hızlı bir şekilde 1 ya da 2 saniye içinde gösterilen hedef imleci hareket ettirmek için eğitimli bir konu gerekir. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/1319/1319fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1 A) ve B), sağ eli ile gerçek ve hayali hareketler sırasında 10-12 Hz bant spektral değişiklikler Topoğrafya . C) Güç geri kalanı boyunca C3 spektrumu (kesikli) ve hareket (katı). D) hareketi sırasında gücün r-kare geri kalanına kıyasla. <img src="/files/ftp_upload/1319/1319fig2.jpg" alt="Şekil 2" /> Şekil 2 r-squared hayal sağ hareketi için tüm kanallar arasında. X-ekseni, 0 ile 70 Hz 2 Hz kutularına frekans. Y ekseni kanal numarası. Kontralateral motor korteksin el alanı kapsayacak kanal 9, 10, 17, 18 ve 19, en yüksek r-kare değerleri bulunur.

<ol>
	<li>Fabiani, G. E., McFarland, D. J., Wolpaw, J. R., Pfurtscheller, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+eeg+activity+into+cursor+movement+by+a+brain-computer+interface+(bci).">Conversion of eeg activity into cursor movement by a brain-computer interface (bci).</a> IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering. 12 (3), 331-338 (2004).</li><li>Wolpaw, J. R., McFarland, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+a+two-dimensional+movement+signal+by+a+noninvasive+brain-computer+interface+in+humans.">Control of a two-dimensional movement signal by a noninvasive brain-computer interface in humans.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 101 (51), 17849-17854 (2004).</li><li>Schalk, G., McFarland, D. J., Hinterberger, T., Birbaumer, N., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bci2000:+a+general-purpose+brain-computer+interface+(BCI)+system.">Bci2000: a general-purpose brain-computer interface (BCI) system.</a> IEEE transactions on bio-medical engineering. 51 (6), 1034-1043 (2004).</li></ol>

<ol><li> Elektrot empedanslar düşük olması hayati önem taşımaktadır, ancak bu çok fazla jel empedansını düşürmek için kullanılan değildi. Bir tek kötü kanal ortak ortalama başvuru yoluyla tüm diğerlerini etkileyebilir. Empedans birkaç denemeden sonra azaltılmış olması değil. Eğer sadece jel enjekte iğne yerleştirilir yerinde bantlanmış olan bu delikten kötü elektrot içine takılı olması. Hangi bir hızlı-eklemek elektrot kullanılır olması bu tavsiye edilir. </li><li> Ilk oturumu sırasında, söz konusu...

<!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>BCI2000- Compatible Amplifer System</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>g.USBamp</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.gtect.at">http://www.gtect.at</a></td>
</tr>
<tr>
<td>BCI2000- Compatible Amplifer System</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Tucker-Davis Technology</td>
<td>Rx5 or Rx 7</td>
<td><a href="http://www.tdt.com">http://www.tdt.com</a></td>
</tr>
<tr>
<td>EEG cap</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Electro-cap International</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.electro-cap.com">http://www.electro-cap.com</a> At a minimum, the cap should have electrodes over hand and feet areas (C3, C4, and Cz). Additional channels can be used for control (CP3, CP4, CPz) and for spatial filtering as well, which will improve the signal quality.</td>
</tr>
<tr>
<td>Conductive gel</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Electro-cap International</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.electro-cap.com">http://www.electro-cap.com</a></td>
</tr>
<tr>
<td>PC</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Running Windows XP or Vista (at least Pentium 4, 2 GHz, 1 GB RAM)</td>
</tr>
<tr>
<td>Two monitors</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Each at least 19in (one for the subject and one for the researcher)</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

using an eeg-based brain-computer interface for virtual cursor movement with bci2000

Bu tür bir bilgisayar veya başka bir aygıt kontrol etmek için kullanılan bir sinyal içine elektroensefalografi (EEG), bir sinir sinyali çevirerek bir beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) fonksiyonları. Bu durumda, seçilen frekans kutularına EEG sinyallerinin genlik bir bilgisayar imlecini yatay ve düşey hız ölçülür ve bir cihaz komutu çevrilir. İlk olarak, EEG elektrotları beyin aktivitesini kaydetmek için bir kap kullanarak kullanıcı s saç derisine uygulanır. Sonra, bir kalibrasyon prosedürü EEG elektrotları ve gönüllü BCI modüle kullanıcı öğreneceksiniz özellikleri bulmak için kullanılır. İnsanlarda mu güç (8-12 Hz) ve beta (18-28 Hz) frekans bantlarında, gerçek ya da hayali bir hareketi sırasında genlik azalır. Bu değişiklikler EEG gerçek zamanlı olarak tespit ve BCI ([1] [2]) kontrol etmek için kullanılır. Bu nedenle, bir tarama testi sırasında, kullanıcının hayal hareketleri ile değiştirmek benzersiz EEG özellikleri belirlemek için elleri ve ayakları ile birkaç farklı hayal hareketleri yapmak için istenir. Bu kalibrasyon sonuçları mu ve beta frekans bantlarında genlik değişiklikleri yatay ya da dikey imleci hareket ettirmek için yapılandırılmış kullanmak için en iyi kanalları, gösterecektir. Bu deneyde, genel amaçlı BCI sisteminin BCI2000 kullanıcı [3] sinyal satın alma, sinyal işleme ve geri besleme kontrol etmek için kullanılır.

Watch this Scientific Journal Video about Using an EEG-Based Brain-Computer Interface for Virtual Cursor Movement with BCI2000 at JoVE.com

Using an EEG-Based Brain-Computer Interface for Virtual Cursor Movement with BCI2000

Bu video, EEG kap kurma, sistem kalibre ve kullanıcının hayal hareketleri kullanarak iki boyutlu bir imleci hareket ettirmek için eğitim de dahil olmak üzere bir beyin-bilgisayar arayüzü deney, çalıştırmak için gerekli olan adımları ortaya koymaktadır.

BCI2000 Sanal İmleç Hareketi için bir EEG Tabanlı Beyin-Bilgisayar Arayüzü

A brain-computer interface (BCI) functions by translating a neural signal, such as the electroencephalogram (EEG), into a signal that can be used to ...

using-an-eeg-based-brain-computer-interface-for-virtual-cursor

Research

JoVE Journal

Biology

17.6K Görüntüleme.  University of Wisconsin-Madison. Bu video, EEG kap kurma, sistem kalibre ve kullanıcının hayal hareketleri kullanarak iki boyutlu bir imleci hareket ettirmek için eğitim de dahil olmak üzere bir beyin-bilgisayar arayüzü deney, çalıştırmak için gerekli olan adımları ortaya koymaktadır.

Video: Using an EEG-Based Brain-Computer Interface for Virtual Cursor Movement with BCI2000

Testing Nicotine Tolerance in Aphids Using an Artificial Diet Experiment

Plants may upregulate the production of many different seconday metabolites in response to insect feeding. One of these metabolites, nicotine, is well know to have insecticidal properties. One response of tobacco plants to herbivory, or being gnawed upon by insects, is to increase the production of this neurotoxic alkaloid. Here, we will demonstrate how to set up an experiment to address this question of whether a tobacco-adapted strain of the green peach aphid, Myzus persicae, can tolerate higher levels of nicotine than the a strain of this insect that does not infest tobacco in the field.

In this video and assay is demonstrated that tests the tolerance of nicotine to two types of aphids one that infests tobacco plants in the field and one that does not.

Yapay Diyet Deney kullanarak Yaprak bitleri Nikotin Tolerans Testi

Plants may upregulate the production of many different seconday metabolites in response to insect feeding. One of these metabolites, nicotine, is well ...

Biyoloji

The Structure of Skilled Forelimb Reaching in the Rat: A Movement Rating Scale

Skilled reaching for food is an evolutionary ancient act and is displayed by many animal species, including those in the sister clades of rodents and primates. The video describes a test situation that allows filming of repeated acts of reaching for food by the rat that has been mildly food deprived. A rat is trained to reach through a slot in a holding box for food pellet that it grasps and then places in its mouth for eating. Reaching is accomplished in the main by proximally driven movements of the limb but distal limb movements are used for pronating the paw, grasping the food, and releasing the food into the mouth. Each reach is divided into at least 10 movements of the forelimb and the reaching act is facilitated by postural adjustments. Each of the movements is described and examples of the movements are given from a number of viewing perspectives. By rating each movement element on a 3-point scale, the reach can be quantified. A number of studies have demonstrated that the movement elements are altered by motor system damage, including damage to the motor cortex, basal ganglia, brainstem, and spinal cord. The movements are also altered in neurological conditions that can be modeled in the rat, including Parkinson's disease and Huntington's disease. Thus, the rating scale is useful for quantifying motor impairments and the effectiveness of neural restoration and rehabilitation. Because the reaching act for the rat is very similar to that displayed by humans and nonhuman primates, the scale can be used for comparative purposes. from a number of viewing perspectives. By rating each movement element on a 3-point scale, the reach can be quantified. A number of studies have demonstrated that the movement elements are altered by motor system damage, including damage to the motor cortex, basal ganglia, brainstem, and spinal cord. The movements are also altered in neurological conditions that can be modeled in the rat, including Parkinson's disease and Huntington's disease. Thus, the rating scale is useful for quantifying motor impairments and the effectiveness of neural restoration and rehabilitation.

Experiments on animals were performed in accordance with the guidelines and regulations set forth by the University of Lethbridge Animal Care Committee in accordance with the regulations of the Canadian Council on Animal Care.

The skilled reaching scale divides the movement by a forelimb in a reach for food act into composite elements each of which are evaluated with a three-point scale. The rating scale is described for a normal rat and can be applied toward evaluating neurological motor disorders.

Sıçan ulaşmak Nitelikli ön ayakları Yapısı: Hareket Ölçeği

Skilled reaching for food is an evolutionary ancient act and is displayed by many animal species, including those in the sister clades of rodents and ...

The use of Biofeedback in Clinical Virtual Reality: The INTREPID Project

Generalized anxiety disorder (GAD) is a psychiatric disorder characterized by a constant and unspecific anxiety that interferes with daily-life activities. Its high prevalence in general population and the severe limitations it causes, point out the necessity to find new efficient strategies to treat it. Together with the cognitive-behavioral treatments, relaxation represents a useful approach for the treatment of GAD, but it has the limitation that it is hard to be learned. The INTREPID project is aimed to implement a new instrument to treat anxiety-related disorders and to test its clinical efficacy in reducing anxiety-related symptoms. The innovation of this approach is the combination of virtual reality and biofeedback, so that the first one is directly modified by the output of the second one. In this way, the patient is made aware of his or her reactions through the modification of some features of the VR environment in real time. Using mental exercises the patient learns to control these physiological parameters and using the feedback provided by the virtual environment is able to gauge his or her success. The supplemental use of portable devices, such as PDA or smart-phones, allows the patient to perform at home, individually and autonomously, the same exercises experienced in therapist's office. The goal is to anchor the learned protocol in a real life context, so enhancing the patients' ability to deal with their symptoms. The expected result is a better and faster learning of relaxation techniques, and thus an increased effectiveness of the treatment if compared with traditional clinical protocols.

The Project on Virtual Reality Intelligent Multi-sensor System for the Treatment of Anxiety-related Disorders (INTREPID) is aimed at developing a multi-sensor context-aware virtual reality system for the treatment of anxiety-related disorders.

Klinik Sanal Gerçeklik Biofeedback kullanımı: INTREPID Projesi

Generalized anxiety disorder (GAD) is a psychiatric disorder characterized by a constant and unspecific anxiety that interferes with daily-life ...

Measuring the Bending Stiffness of Bacterial Cells Using an Optical Trap

We developed a protocol to measure the bending rigidity of filamentous rod-shaped bacteria. Forces are applied with an optical trap, a microscopic three-dimensional spring made of light that is formed when a high-intensity laser beam is focused to a very small spot by a microscope's objective lens. To bend a cell, we first bind live bacteria to a chemically-treated coverslip. As these cells grow, the middle of the cells remains bound to the coverslip but the growing ends are free of this restraint. By inducing filamentous growth with the drug cephalexin, we are able to identify cells in which one end of the cell was stuck to the surface while the other end remained unattached and susceptible to bending forces. A bending force is then applied with an optical trap by binding a polylysine-coated bead to the tip of a growing cell. Both the force and the displacement of the bead are recorded and the bending stiffness of the cell is the slope of this relationship.

We present a protocol for bending filamentous bacterial cells attached to a cover-slip surface with an optical trap to measure the cellular bending stiffness.

Optik Tuzak kullanarak Bakteriyel Hücre Bükme Rijitlik Ölçüm

We developed a protocol to measure the bending rigidity of filamentous rod-shaped bacteria. Forces are applied with an optical trap, a microscopic ...

Culturing of Human Nasal Epithelial Cells at the Air Liquid Interface

In vitro models using human primary epithelial cells are essential in understanding key functions of the respiratory epithelium in the context of microbial infections or inhaled agents. Direct comparisons of cells obtained from diseased populations allow us to characterize different phenotypes and dissect the underlying mechanisms mediating changes in epithelial cell function. Culturing epithelial cells from the human tracheobronchial region has been well documented, but is limited by the availability of human lung tissue or invasiveness associated with obtaining the bronchial brushes biopsies. Nasal epithelial cells are obtained through much less invasive superficial nasal scrape biopsies and subjects can be biopsied multiple times with no significant side effects. Additionally, the nose is the entry point to the respiratory system and therefore one of the first sites to be exposed to any kind of air-borne stressor, such as microbial agents, pollutants, or allergens. 
Briefly, nasal epithelial cells obtained from human volunteers are expanded on coated tissue culture plates, and then transferred onto cell culture inserts. Upon reaching confluency, cells continue to be cultured at the air-liquid interface (ALI), for several weeks, which creates more physiologically relevant conditions. The ALI culture condition uses defined media leading to a differentiated epithelium that exhibits morphological and functional characteristics similar to the human nasal epithelium, with both ciliated and mucus producing cells. Tissue culture inserts with differentiated nasal epithelial cells can be manipulated in a variety of ways depending on the research questions (treatment with pharmacological agents, transduction with lentiviral vectors, exposure to gases, or infection with microbial agents) and analyzed for numerous different endpoints ranging from cellular and molecular pathways, functional changes, morphology, etc. 
In vitro models of differentiated human nasal epithelial cells will enable investigators to address novel and important research questions by using organotypic experimental models that largely mimic the nasal epithelium in vivo.

Nasal epithelial cells, obtained through superficial scrape biopsy of human volunteers, are expanded and transferred onto tissue culture inserts. Upon reaching confluency, cells are grown at air liquid interface, yielding cultures of ciliated and non-ciliated cells. Differentiated nasal epithelial cell cultures provide viable experimental models for studying the respiratory mucosa.

Hava Sıvı Arayüz İnsan Burun Epitel Hücrelerinin ekimi

In vitro models using human primary  epithelial cells are essential in understanding key functions of the respiratory  epithelium in the context of ...

Nanopodia - Thin, Fragile Membrane Projections with Roles in Cell Movement and Intercellular Interactions

Adherent cells in culture maintain a polarized state to support movement and intercellular interactions. Nanopodia are thin, elongated, largely F-actin-negative membrane projections in endothelial and cancer cells that can be visualized through TM4SF1 (Transmembrane-4-L-six-family-1) immunofluorescence staining. TM4SF1 clusters in 100-300 &#956;m diameter TMED (TM4SF1 enriched microdomains) containing 3 to as many as 14 individual TM4SF1 molecules. TMED are arranged intermittently along nanopodia at a regular spacing of 1 to 3 TMED per &#956;m and firmly anchor nanopodia to matrix. This enables nanopodia to extend more than 100 &#956;m from the leading front or trailing rear of polarized endothelial or tumor cells, and causes membrane residues to be left behind on matrix when the cell moves away. TMED and nanopodia have been overlooked because of their extreme fragility and sensitivity to temperature. Routine washing and fixation disrupt the structure. Nanopodia are preserved by direct fixation in paraformaldehyde (PFA) at 37 &#176;C, followed by brief exposure to 0.01% Triton X-100 before staining. Nanopodia open new vistas in cell biology: they promise to reshape our understanding of how cells sense their environment, detect and identify other cells at a distance, initiate intercellular interactions at close contact, and of the signaling mechanisms involved in movement, proliferation, and cell-cell communications. The methods that are developed for studying TM4SF1-derived nanopodia may be useful for studies of nanopodia that form in other cell types through the agency of classic tetraspanins, notably the ubiquitously expressed CD9, CD81, and CD151.

Nanopodia are thin but fragile membrane channels that extend up to 100 &#956;m from a cell's leading front or trailing rear and sense the cellular environment. Direct fixation at 37 &#176;C, gentle washing, and avoidance of organic solvents like ethanol, methanol, or acetone and of higher Triton X-100 concentrations are required to observe these cellular structures.

Nanopodia - Cep Hareketi ve Intercellular Etkileşimleri Rolleri İnce, Kırılgan Membran Projeksiyonlar

Adherent cells in culture maintain a polarized state to support movement and intercellular interactions. Nanopodia are thin, elongated, largely ...

An Alternative Approach for Sample Preparation with Low Cell Number for TEM Analysis

Transmission electron microscopy (TEM) provides details of the cellular organization and ultrastructure. However, TEM analysis of rare cell populations, especially cells in suspension such as hematopoietic stem cells (HSCs), remains limited due to the requirement of a high cell number during sample preparation. There are a few cytospin or monolayer approaches for TEM analysis from scarce samples, but these approaches fail to get significant quantitative data from the limited number of cells. Here, an alternative and novel approach for sample preparation in TEM studies is described for rare cell populations that enables quantitative analysis.
A relatively low cell number, i.e., 10,000 HSCs, was successfully used for TEM analysis compared to the millions of cells typically used for TEM studies. In particular, Evans blue staining was performed after paraformaldehyde-glutaraldehyde (PFA-GA) fixation to visualize the tiny cell pellet, which facilitated embedding in agarose. Clusters of numerous cells were observed in ultra-thin sections. The cells had a well preserved morphology, and the ultra-structural details of the Golgi complex and several mitochondria were visible. This efficient, easy and reproducible protocol allows sample preparation from a low cell number and can be used for qualitative and quantitative TEM analysis on rare cell populations from limited biological samples.

Here, we present a protocol to prepare samples with low cell numbers for transmission electron microscopy (TEM) analysis.

TEM analizi için düşük Hücre sayısı ile örnek hazırlanması için alternatif bir yaklaşım

Transmission electron microscopy (TEM) provides details of the cellular organization and ultrastructure. However, TEM analysis of rare cell populations, ...

Visualization of 3D White Adipose Tissue Structure Using Whole-mount Staining

Adipose tissue is an important metabolic organ with high plasticity and is responsive to environmental stimuli and nutrient status. As such, various techniques have been developed to study the morphology and biology of adipose tissue. However, conventional visualization methods are limited to studying the tissue in 2D sections, failing to capture the 3D architecture of the whole organ. Here we present whole-mount staining, an immunohistochemistry method that preserves intact adipose tissue morphology with minimal processing steps. Hence, the structures of adipocytes and other cellular components are maintained without distortion, achieving the most representative 3D visualization of the tissue. In addition, whole-mount staining can be combined with lineage tracing methods to determine cell fate decisions. However, this technique has some limitations to providing accurate information regarding deeper parts of adipose tissue. To overcome this limitation, whole-mount staining can be further combined with tissue clearing techniques to remove the opaqueness of tissue and allow for complete visualization of entire adipose tissue anatomy using light-sheet fluorescent microscopy. Therefore, a higher resolution and more accurate representation of adipose tissue structures can be captured with the combination of these techniques.

The focus of the present study is to demonstrate the whole-mount immunostaining and visualization technique as an ideal method for 3D imaging of adipose tissue architecture and cellular component.

Bütün Dağı boyama kullanarak 3D beyaz yağ doku yapısı görselleştirme

Adipose tissue is an important metabolic organ with high plasticity and is responsive to environmental stimuli and nutrient status. As such, various ...

An Air-liquid Interface Bronchial Epithelial Model for Realistic, Repeated Inhalation Exposure to Airborne Particles for Toxicity Testing

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic exposure conditions. This puts specific demands on the cell culture models. Many cell types are negatively affected by exposure to air (e.g., drying out) and only remain viable for a few days. This limits the exposure conditions that can be used in these models: usually relatively high concentrations are applied as a cloud (i.e., droplets containing particles, which settle down rapidly) within a short period of time. Such experimental conditions do not reflect realistic long-term exposure to low concentrations of particles. To overcome these limitations the use of a human bronchial epithelial cell line, Calu-3 was investigated. These cells can be cultured at ALI conditions for several weeks while retaining a healthy morphology and a stable monolayer with tight junctions. In addition, this bronchial model is suitable for testing the effects of repeated exposures to low, realistic concentrations of airborne particles using an ALI exposure system. This system uses a continuous airflow in contrast to other ALI exposure systems that use a single nebulization producing a cloud. Therefore, the continuous flow system is suitable for repeated and prolonged exposure to airborne particles while continuously monitoring the particle characteristics, exposure concentration, and delivered dose. Taken together, this bronchial model, in combination with the continuous flow exposure system, is able to mimic realistic, repeated inhalation exposure conditions that can be used for toxicity testing.

Described is the cell culture and exposure method of an in vitro bronchial model for realistic, repeated inhalation exposure to particles for toxicity testing.

Toksisite Testi için Havadaki Parçacıklara Gerçekçi, Tekrarlanan Soluma Maruziyeti için Hava Sıvısı Arayüzü Bronşiyal Epitel Modeli

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic ...

Collection of Skeletal Muscle Biopsies from the Superior Compartment of Human Musculus Tibialis Anterior for Mechanical Evaluation

The mechanical properties of contracting skeletal fibers are crucial indicators of overall muscle health, function, and performance. Human skeletal muscle biopsies are often collected for these endeavors. However, relatively few technical descriptions of biopsy procedures, outside of the commonly used musculus vastus lateralis, are available. Although the biopsy techniques are often adjusted to accommodate the characteristics of each muscle under study, few technical reports share these changes to the greater community. Thus, muscle tissue from human participants is often wasted as the operator reinvents the wheel. Expanding the available material on biopsies from a variety of muscles can reduce the incident of failed biopsies. This technical report describes a variation of the modified Bergstr&#246;m technique on the musculus tibialis anterior that limits fiber damage and provides fiber lengths adequate for mechanical evaluation. The surgery is an outpatient procedure that can be completed in an hour. The recovery period for this procedure is immediate for light activity (i.e., walking), up to three days for the resumption of normal physical activity, and about one week for wound care. The extracted tissue can be used for mechanical force experiments and here we present representative activation data. This protocol is appropriate for most collection purposes, potentially adaptable to other skeletal muscles, and may be improved by modifications to the collection needle.

This technical report describes a variation of the modified Bergstr&#246;m technique for the biopsy of the musculus tibialis anterior that limits fiber damage.

Mekanik Değerlendirme için İnsan Musculus Tibialis Anterior Üstün Bölmesi İskelet Kas Biyopsileri Toplama

The mechanical properties of contracting skeletal fibers are crucial indicators of overall muscle health, function, and performance. Human skeletal muscle ...

Methods Article

BCI2000 Sanal İmleç Hareketi için bir EEG Tabanlı Beyin-Bilgisayar Arayüzü