Bu çalışma, Avustralya Araştırma Konseyi Bağlantı Altyapı Ekipmanları ve Tesisleri Hibe LEO668421 ve Avustralya Araştırma Konseyi Bağlantı Projesi Hibe LP0669471 tarafından desteklenmiştir. Yazarlar, Teknoloji ve Yokogawa Electric Corporation Kanazawa Enstitüsü işbirliği minnetle KIT-Macquarie Beyin Araştırmaları Laboratuvarı kurulması kabul etmiş sayılırsınız.

Bu kurallar, ekipman ve manyetoensefalografi (MEG) kullanarak okulöncesi bilişsel beyin fonksiyonu ölçmek için prosedürler açıklanmaktadır. İlk olarak, genel kurallar ve sorunlar çocuklarda bilişsel işlev deneysel testler yaparken dikkate alınmalıdır tartışıyorlar. İkincisi, dört yaşındaki çocuklar, motivasyon ve davranışsal kapasiteleri ile MEG veri toplama gereksinimlerini hizalamak için geliştirilen bir protokoldür açıklar. 1. MEG ile küçük çocukların eğitimi için Genel hususlar MEG araştırmacılar, uyanık sağlıklı çocuklar ile çalışırken, benzersiz zorlukların bir dizi yüz. Birincisi, yalın ve işlevsel bir laboratuvar ortamında, genç çocukları korkutmak ya da korkutmak için muhtemeldir. İkincisi, hareket kısıtlanması, deneysel bir MEG çalışmanın temel gereksinimleri içerir ve birçok yetişkin aktif sıkıcı ve rahatsız edici buluyorum, uzun bir süre için bir görev koşulları katılıyor. Çocuk eğitim çocukların kapasitelerini ve sınırlamalar deneysel prosedürleri uyarlamak için önem kazanmaktadır. Bu bölümde, veri toplama oturumuna katılmak üzere konu hazırlanmasında yer alan ilk adımları açıklar. 1.1 konularda bilgilendirilme / Eğitim Oturum: Okul öncesi çocuklar için bir alışma / eğitim oturumu öncesinde gerçek veri toplama oturumuna planlanıyor. Bu oturumda, kendi hızlarında çevre ve araştırmacılar ile çocuk sahibi olmak için izin verir. Biz araştırmacılar, çocuk ve ebeveyn tanıtmak ve laboratuar çevresi ve rutinleri onları tanımak için. Tanıtım oturumun sonuna kadar üst ve alt katılımcı olarak yer alan tüm adımları anlamak ve veri kayıt sırasında beklemek gerektiğini anlamak. Ilk ziyaret sırasında, bir çocuğun çekingen ya da endişeli görünürse daha rahat hissedene kadar, biz bir süre çalma süresi var. Sonra, biz tüm adımları tanıtılması ile devam edin. Çevre açıklanması 1.2: MEG ortamda çocuğa açıklamak için, çevresi için bir çocuk dostu bir gerekçe sağlayan bir tema istihdam etmektedir . Örneğin, MEG sistemi, bazı alışılmadık olaylar oluşabilir bir uzay macera çocukları almak için bekleyen bir uzay gemisi. Laboratuvarı duvar çıkartmaları ve oyuncaklar (Şekil 1) ile dekore edilmiş, ve özel bir oyun odası vardır. Çocuk konuşurken, biz çocuk &#39;marker-coil kap&#39; yerine &#39;en aza indirerek hareketi&#39; yerine &#39;dondurma&#39;, ve &#39;astronot kask&#39; gibi kolayca anlayabileceği bir dil kullanırım. 1.3 çocuk ve ebeveynler için prosedürlerin açıklanması: Biz çocuk ve ebeveyn çocuk manyetik korumalı odası (MSR) içinde gitmeden önce alınır adımları göstermektedir. Ilk adımlardan biri konu kafasını beş marker-coil kapağı sığacak şekilde; bu bobinler konu MEG kask içinde başın bir konumda olduğunu göstermektedir. Çocuk yardımı, biz dijitalleştirmek bir kukla kafa şekli, ve o zaman çocuk ve kukla MSR / uzay gemisi eşlik edecek ana davet ediyoruz. Sonra MSR içinde kukla kafası, biz bir film izlemek için kask içine yerleştirin. Kukla ile film izlemek istiyorum o çocuk isteyin. Çocuk, konforlu ve rahat ve ebeveynlerinin protokolleri memnun olduğunu, onlara uzay gemisi içinde bir oyun oynamak bizim laboratuvar ziyaret dahaki sefere davet ediyoruz. 1.4 Çalışma Kitapları: Biz çocukların test oturumu sırasında götürecek adımları göstermektedir uzay macera tema dayalı çalışma kitapları var. Çocuklar, ev almak ve bir sonraki ziyaret için hazırlık ebeveynleri ile çalışmak için bu worksbooks verilmiştir. Çalışma kitaplarının amacı, test etmek için üç temel gereksinimleri önemini vurgulamak için: a) MSR içinde herhangi bir demir malzeme kaçınma, b), doğru veri co-kayıt ve c sağlamak için işaretleyici bobin kap yerleştirme) ve sayısallaştırma ve veri toplama sırasında hareketsiz kalan önemi. 2. Okul öncesi eğitim çağındaki çocukların MEG sinyalleri ölçmek için bir protokol Veri toplama ve deneysel görev sırasında kullanılan 2.1 Ekipman Marker-coil kap: MEG veri konusu yapısal bilgiler (örneğin, MR ya da sayısallaştırılmış kafa şekli), bir dizi beş bobinler hizalamak için çocuk MEG kask içine giydiği bir yüzme kap konur . Bu bobinler, referans noktaları olarak hareket ve konumlarını konu kafası satın alma sırasında ne kadar taşındı ölçmek için görev öncesi ve sonrası karşılaştırılır. Sayısallaştırıcı: veri toplama önce, beş işaretleyici rulo ve bu konuda kafa şekli bir Polhemus F ile dijitalastrak ® sayısallaştırıcı (Colchester, VT). Sayısallaştırıcı bir kalem sayısallaştırıcı, üç adet alıcı, bir verici ve bir hareket izleme birimi oluşur. Bu süreç, bobinler konumunu ölçer. Daha sonra bu konumlardan elde edilen manyetik veri ve kafa şekli hizalamak için MEG ile elde edilen konum bilgileri karşı eşleştirilir. Çocuk MEG sistemi: Veri toplama bir bütün kafa çocuk MEG sistemi (KIT, Kanazawa, Japonya) kullanılarak yapılır [2]. Veri 0.03 Hz ve 200Hz arasında bir bant geçiren filtre ile 1000Hz bir örnekleme hızı sürekli olarak elde edilir. Marker bobin pozisyonları baş hareketleri ölçmek kayıt öncesi ve sonrasında elde edilir. Baş hareketi 5 mm&#39;den büyükse veri reddedilir. MEG sistemi çevre birimleri: Deneysel uyaranlara Sunum kullanarak bir PC ile kontrol edilir ® (nörodavranışsal Sistemleri, Albany, CA). Görsel girişleri MSR dışında oturur ve MSR ekrana yansıyan bir projektör ile teslim edilir. Etymotic Araştırma Modeli işitsel uyaranlar tarafından teslim edilir ER-30 bebek ölçekli köpük kulaklık (Etymotic Research Inc, Elk Grove Village, IL) ile donatılmış eklemek kulaklık. Çocuk kapalı devre kamera tarafından sürekli izlenir ve deneyci, bir mikrofon aracılığı ile çocuk ile iletişim kurar. 2.2 Veri toplama: Veri kayıt oturumları aşağıdaki aşamaları içerir: Evre I: çocuk gelişinden önce Tüm bilgisayar, yazılım ve donanımları, en kısa sürede çocuk geldiğinde deney başlamak için hazır olması önemlidir. Çocuk ve ebeveyn için genel bir tavsiye olarak, iki deneyimli araştırmacıların, laboratuvarda mevcut olmalıdır. Araştırmacı, ebeveyn ve çocuk arasında açık bir iletişim deneyinin başarısı için çok önemlidir. Evre II: çocuk geldiğinde sonra <ol><li> Onam Formları imzalanmış ve deneyciler ebeveynlerin sorunuz varsa kontrol edilir. </li><li> Çocuk, ilk toplantısında veya kitapçıklar tanıtılan tüm adımları hatırlar ve herhangi bir reintroduces hatırlamakla kalmayıp olduğunu, deneyci kontrol eder. Sayısallaştırma ve veri toplama sırasında hareket dondurma ya da en aza indirmek önemi vurgulandı. Bu bir kukla ile ortaya konabilir. </li><li> Daha sonra, çocuk (glitter yamaları giysi, takı, cepler içinde unutulmuş oyuncak, saç tokası, vb) her türlü demir malzeme taşıyan ise deneyci kontrol eder. Demir malzeme içeren bir parça giysi taşıyorsanız, MEG güvenli bir giysi ile bunları sağlamak. Ebeveyn çocuk deney sırasında eşlik edecek isterse, biz de demir malzeme çıkarmak emin olun. </li></ol> Evre III: çocuk MSR içindeki görevi gerçekleştirmek için hazırlanmak <ol><li> Deneyci 5 işaretleyici bobinleri tutan kap uyuyor. </li><li> Deneyci marker bobinleri konumu ve çocuğun kafa şekli kutula. Sabit bir pozisyonda başlarını korumak için, biz üç alıcıları ile monte edilmiştir boyun ayraç kullanın. Düzenli olarak iyi bir kafa şekli elde etmek için, hareket veya &#39;dondurma&#39; en aza indirmek fikrini pekiştirmek için önemlidir. Çocuk &#39;dondurma&#39; iyi bir iş yapmak için bir etiket ile ödüllendirilir olabilir. </li><li> Çocuk MSR girmek için davet edilir. Kulaklık eklenir ve çocuk yatar pozisyonda MEG Dewar kask konumlandırılmış. </li><li> Çocuk MEG kask içinde başlarını rahatça uzanarak sonra, marker bobinleri kendi güç ünitesine bağlı ve MSR kapı kapalı. Bir deneyci tüm oturumu sırasında oda (ve istenirse aynı zamanda bir ebeveyn,) kalır. </li><li> Kurulum sırasında ve veri toplama blokları arasındaki eğlence için, bir film ya da karikatür MSR arka projeksiyon ekranına yansıtılıyor olabilir. </li></ol> Evre IV: Deney <ol><li> MSR kapı kapandıktan sonra, squids yapan ve veri toplama başlar. </li><li> Çocuk bir film izler gibi, MEG sinyalleri sayısallaştırılmış kafa şekli coregistered olabilir emin olmak için bir coregistration ön test yapılır. Bu öntest MEG sistem tarafından gösterilen konumu ile sayısallaştırma sırasında elde edilen marker bobinler konumunu eşleşen oluşur. </li><li> Çocuğun kafası doğru kask içine yerleştirilmiş olan bu ilk testi gösterir sonra, araştırmacı deney başlatmak: (a) filmi sessiz olan; &quot;oyun oynamak&quot; için hazır olmaları durumunda (b) araştırmacı çocuk sorar; (c) Oyun başladığında, deneyci düzenli geribildirim çocuk sağlar. Örneğin, bir çocuk, cümleler bir dizi dinlemek için ve kısa sürede bunu duymak gibi, &#39;peynir&#39; gibi bir hedef kelimeyi tekrarlamak için istenebilir. Bu hedef kelimeleri yakalamak üç alt gömülüprob görev dikkati devam etti ama als son analizlerde dahil değildir. </li><li> Görevi tamamladıktan sonra, bir başka işaretleyici bobin ölçümü, baş konumu ve hareketini izlemek için yapılır. </li><li> Squids devreden sonra, MSR kapıyı açtı ve çocuk oyun odası, bunlar onların iyi bir iş için bir ödül seçebilirsiniz bir davet edilir. </li></ol> 3. Temsilcisi sonuçları Laboratuvarımızda bir temsilci çalışması, çocuğun dil mantık gelişimini incelemek için bu protokolü kullanılır. 3-4 yıl arası Yirmi altı çocukta (ortalama yaş 4 yıl 5 ay) en az bir satın alma oturumuna katıldı. Bu çocukların Seventeen ikinci bir test oturumu için döndü ve beş üçüncü bir test oturumu için geldi. Ortalama baş hareketi 5mm eşik içinde de daha az 3.7 mm (SD 3.1 mm), oldu. 5 mm&#39;den daha büyük Hareketleri varyasyon 5.5 mm den 15 mm (Ortalama = 8.6mm, sd = 2.5 mm) arasında değişen, oturumların% 4.5 oluştu. <img src="/files/ftp_upload/1693/1693fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1 MSR ve MEG kask, çıkartmalar ve yumuşak oyuncaklar ile dekore edilmiştir . <img src="/files/ftp_upload/1693/1693fig2.jpg" alt="Şekil 2" /> Şekil 2 yetişkin ölçekli MEG (solda), dört yaşındaki bir kız . Başının üst kısmında hareket ve baş ve kask arasındaki mesafe en aza indirmek için dolgu unutmayın. Sağ resim çocuk MEG aynı kız gösterir.

<ol>
	<li>H&#228;m&#228;l&#228;inen, M., Hari, R., Ilmoniemi, R. J., Knuutila, J., Lounasmaa, O. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoencephalography-+theory,+instrumentation,+and+applications+to+noninvasive+studies+of+the+working+human+brain.">Magnetoencephalography- theory, instrumentation, and applications to noninvasive studies of the working human brain.</a> Rev. Mod. Physics. 65 (2), 413-497 (1993).</li><li>Johnson, B. W., Crain, S., Thornton, R., Tesan, G., Reid, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+brain+function+in+pre-school+children+using+a+custom+sized+whole-head+MEG+sensor+array.">Measurement of brain function in pre-school children using a custom sized whole-head MEG sensor array.</a> Clin. Neurophysiol. , (2009).</li><li>Kado, H., Higuchi, M., Shimogawara, M., Haruta, Y., Adachi, Y., Kawai, J., Ogata, H., Uehara, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoencephalogram+system+developed+at+KIT.">Magnetoencephalogram system developed at KIT.</a> IEEE Trans. Appl. Supercond. 9, 4057-4062 (1999).</li><li>Uehara, G., Adachi, Y., Kawai, J., Shimogawara, M., Higuchi, M., Haruta, Y., Ogata, H., Kado, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-Channel+SQUID+Systems+for+Biomagnetic+Measurement.">Multi-Channel SQUID Systems for Biomagnetic Measurement.</a> IEICE Trans. Electr. E86-C, 43-54 (2003).</li></ol>

Bu protokol, uyanık sağlıklı ve 4 yaşındaki çocuklar bilişsel beyin fonksiyonu ölçümleri kolaylaştırmak için tasarlanmıştır. Biz okul öncesi çağındaki çocukların kafaları uyacak şekilde tasarlanmış özel boyutlu MEG sistemi kullanır. Bu sistem sayesinde, çocuk dostu bir laboratuvar ortamında, çocukların yetenekleri ve motivasyonları için uygun bir protokol, bir yaş aralığında çok az veri şu anda var olan bilişsel beyin fonksiyonu ölçmek mümkün. KIT-Macquarie sistemi, okul öncesi çağındaki çocukların kullanımı için ölçekli tüm kafa sistemi özel. Özelleştirilmiş kask Dewar çocukların eğitimi için üç ana avantajı vardır. İlk olarak, sensör yapılandırma küçük bir yarıçap SQUID sensörleri çocuk s kafaları neuromagnetic sinyallerinin aralığı içine getiriyor. İkincisi, küçük kask Dewar içine bir çocuğun başının tam ekleme sağlar. Tam ekleme (Bkz. Şekil 2) çocuklarda mesafe omuz küçük taç yetişkin Dewar kask nedeniyle önlenmiş olur. Bu iki faktör neuromagnetic sinyaller mesafe ile hızla zayıflatır, çünkü beyin aktivitesini MEG kullanarak kayıt esastır. Üçüncüsü, özelleştirilmiş çocuk kask başın simetrik konumlandırma yardımcıları ve Dewar içinde çocuğun başını hareket özgürlüğünü sınırlar. Bu özellikler, kurulum, konumlandırma ve çocukların MEG sinyallerinin ölçümü önemli ölçüde kolaylaştırır. Özel ölçekli çocuk MEG sisteminin gelişiyle bilişsel sinirbilim için önemli bir ilerlemedir. Radyofarmasötikler ya da güçlü manyetik alanlarda istihdam Alternatif işlevsel beyin görüntüleme teknikleri Küçük çocuklu rutin kullanımı için uygun olmayabilir. MEG tamamen pasif bir ölçüm tekniği olduğundan dokularda geliştirmek için hiçbir akla riski vardır. Geleneksel yetişkin MEG sistemleri çocuklarla birlikte kullanılan çok uygun değil, çünkü sağlıklı bir okul öncesi çağındaki çocukların çok az MEG veriler, şu anda vardır. Çocuk MEG sistemleri, kognitif fonksiyon normal ve patolojik gelişme yeni bir bakış açısı sağlayan, beyin aktivitesi dramatik bir yapılanma meydana yaşta beyin fonksiyonlarını incelemek için izin verecek.

<!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>Whole head child MEG</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Kanazawa Institute of Technology (Kanazawa) and Yokogawa Electric Corporation (Tokyo)</td>
<td>Model PQ1064R-N2m</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Magnetically shielded room</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fujihara Co. Ltd., (Tokyo)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Digitiser</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Polhemus (Colchester, VT)</td>
<td>Fastrack</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Experimental control software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Neurobehavioral Systems (Albany, CA)</td>
<td>Presentation</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Earphones</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Etymotic Research Inc. (Elk Grove Village, IL)</td>
<td>ER-30</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

measurement of neuromagnetic brain function in pre-school children with custom sized meg

Manyetoensefalografi kortikal aktivite [1] ile ilgili manyetik alanları algılar bir tekniktir. Beynin elektrofizyolojik aktiviteyi elektrik alanları oluşturur ve eşlik eden manyetik alanlar - - elektroensefalografi (EEG) ile kaydedilebilir MEG tarafından tespit. MEG sinyalleri süperiletken kuantum girişim cihazlar (mürekkep balığı) olarak da bilinen özel sensörler tarafından tespit edilir. Süperiletken sensörleri -270 sıvı helyum soğutma gerektiren ° C Bu sıvı ile dolu bir Dewar adlı bir vacumm yalıtımlı kask içinde yer alır. Squids helyum soğutma suyu kask Dewar içinde sabit pozisyonlarda yerleştirilir ve MEG ölçümler için bir konu kafasına kask Dewar içine yerleştirilir. Kask Dewar karşı kısıtlamalar karşılamak için boyutta olması gerekir. Açıkçası, çoğunu veya tamamını ele alınacaktır nüfus başkanları sığacak büyüklükte olmalıdır. Bununla birlikte, kask da SQUID sensörleri ölçmek için küçük serebral alanları aralığında tutmak için yeterince küçük olmalıdır. Konvansiyonel tüm kafa MEG sistemleri yetişkin başkanlarının% 90&#39;dan daha fazla uyum sağlamak için tasarlanmıştır. Ancak yetişkin sistemler, kafaları yetişkinlerden daha küçük bir yarıçap birkaç cm, okul öncesi chidren beyin fonksiyonu ölçmek için uygun değildir. KIT-Macquarie Macquarie Üniversitesi Beyin Araştırmaları Laboratuvarı, okul öncesi çocukların kafaları uygun büyüklükte bir MEG sistemi özel kullanır. Bu alt sistem, 50 mm bazal ile 64 birinci dereceden eksenel gradyometreleri [2] ve geleneksel bir yetişkin ölçekli MEG sistemi ile birlikte manyetik korumalı bir oda (MSR) içinde yer alır [3,4]. Özelleştirilmiş kask Dewar çocukların eğitimi için üç ana avantajı vardır. Birincisi, sensör yapılandırma küçük bir yarıçap çocuk başkanları neuromagnetic sinyallerinin aralığı içine SQUID sensörleri getiriyor. İkincisi, küçük kask Dewar içine bir çocuğun başının tam ekleme sağlar. Tam ekleme, çünkü küçük çocuklarda mesafe omuz taç, yetişkin Dewar kask önlenmiş olur. Bu iki faktör neuromagnetic sinyaller mesafe ile hızla zayıflatır, çünkü beyin aktivitesini MEG kullanarak kayıt esastır. Üçüncüsü, özelleştirilmiş çocuk kask başın simetrik konumlandırma yardımcıları ve Dewar içinde çocuğun başını hareket özgürlüğünü sınırlar. Çocukların motivasyon ve davranış kapasiteleri ile veri toplama hizalar bir protokol ile birlikte kullanıldığında, bu özellikler kurulum, konumlandırma, MEG sinyaller ölçülmesi ve önemli ölçüde kolaylaştırır.

Watch this Scientific Journal Video about Measurement Of Neuromagnetic Brain Function In Pre-school Children With Custom Sized MEG at JoVE.com

Measurement Of Neuromagnetic Brain Function In Pre-school Children With Custom Sized MEG

MEG küçük çocuklar için ölçekli sistemleri gelişiyle beyin gelişimini incelemek için önemli yeni fırsatlar açılır. Çocukların kapasitelerini deneysel gereksinimleri hizalar bir protokol ile birlikte yeni sistem, üç ila altı yaş arasındaki sağlıklı, uyanık çocukların bilişsel ve dil süreçleri incelemek için kullanılabilir.

Özel Ölçekli MEG ile Okul Öncesi Çocuk Neuromagnetic Beyin Fonksiyonu Ölçümleri

Magnetoencephalography is a technique that detects magnetic fields associated with cortical activity [1]. The electrophysiological activity of the brain ...

measurement-neuromagnetic-brain-function-pre-school-children-with

Research

JoVE Journal

Biology

16.8K Görüntüleme.  Macquarie University. MEG küçük çocuklar için ölçekli sistemleri gelişiyle beyin gelişimini incelemek için önemli yeni fırsatlar açılır. Çocukların kapasitelerini deneysel gereksinimleri hizalar bir protokol ile birlikte yeni sistem, üç ila altı yaş arasındaki sağlıklı, uyanık çocukların bilişsel ve dil süreçleri incelemek için kullanılabilir.

Video: Measurement Of Neuromagnetic Brain Function In Pre-school Children With Custom Sized MEG

Long-term Imaging Mammalian Cells using Wide-Field Microscopy

Geniş Alan Mikroskop kullanarak Uzun vadeli Görüntüleme Memeli Hücreleri

Biyoloji

In vivo Micro-circulation Measurement in Skeletal Muscle by Intra-vital Microscopy

BACKGROUND: Regulatory factors and detailed physiology of in vivo microcirculation have remained not fully clarified after many different modalities of imaging had invented. While many macroscopic parameters of blood flow reflect flow velocity, changes in blood flow velocity and red blood cell (RBC) flux does not hold linear relationship in the microscopic observations. There are reports of discrepancy between RBC velocity and RBC flux, RBC flux and plasma flow volume, and of spatial and temporal heterogeneity of flow regulation in the peripheral tissues in microscopic observations, a scientific basis for the requirement of more detailed studies in microcirculatory regulation using intravital microscopy. METHODS: We modified Jeff Lichtman's method of in vivo microscopic observation of mouse sternomastoid muscles. Mice are anesthetized,
ventilated, and injected with PKH26L-fluorescently labeled RBCs for microscopic observation.RESULT &amp; CONCLUSIONS: Fluorescently labeled RBCs are detected and distinguished well by a wide-field microscope. Muscle contraction evoked by electrical stimulation induced increase in RBC flux. Quantification of other parameters including RBC velocity and capillary density were feasible. Mice tolerated well the surgery, injection of stained RBCs, microscopic observation, and electrical stimulation. No muscle or blood vessel damage was observed, suggesting that our method is relatively less invasive and suited for long-term observations.

A new versatile method for observation of microcirculation is presented. It is considered suitable for long-term observation, and for combination with pharmacophysiological or molecular biological interventions.

İskelet kas-içi hayati Mikroskopi in vivo Mikro sirkülasyon Ölçümü

BACKGROUND: Regulatory factors and detailed physiology of in vivo microcirculation have remained not fully clarified after many different modalities of ...

Exploring Cognitive Functions in Babies, Children &amp; Adults with Near Infrared Spectroscopy

An explosion of functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) studies investigating cortical activation in relation to higher cognitive processes, such as language1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, memory11, and attention12 is underway worldwide involving adults, children and infants 3,4,13,14,15,16,17,18,19 with typical and atypical cognition20,21,22. The contemporary challenge of using fNIRS for cognitive neuroscience is to achieve systematic analyses of data such that they are universally interpretable23,24,25,26, and thus may advance important scientific questions about the functional organization and neural systems underlying human higher cognition.
Existing neuroimaging technologies have either less robust temporal or spatial resolution. Event Related Potentials and Magneto Encephalography (ERP and MEG) have excellent temporal resolution, whereas Positron Emission Tomography and functional Magnetic Resonance Imaging (PET and fMRI) have better spatial resolution. Using non-ionizing wavelengths of light in the near-infrared range (700-1000 nm), where oxy-hemoglobin is preferentially absorbed by 680 nm and deoxy-hemoglobin is preferentially absorbed by 830 nm (e.g., indeed, the very wavelengths hardwired into the fNIRS Hitachi ETG-400 system illustrated here), fNIRS is well suited for studies of higher cognition because it has both good temporal resolution (~5s) without the use of radiation and good spatial resolution (~4 cm depth), and does not require participants to be in an enclosed structure27,28. Participants cortical activity can be assessed while comfortably seated in an ordinary chair (adults, children) or even seated in mom s lap (infants). Notably, NIRS is uniquely portable (the size of a desktop computer), virtually silent, and can tolerate a participants subtle movement. This is particularly outstanding for the neural study of human language, which necessarily has as one of its key components the movement of the mouth in speech production or the hands in sign language. 
The way in which the hemodynamic response is localized is by an array of laser emitters and detectors. Emitters emit a known intensity of non-ionizing light while detectors detect the amount reflected back from the cortical surface. The closer together the optodes, the greater the spatial resolution, whereas the further apart the optodes, the greater depth of penetration. For the fNIRS Hitachi ETG-4000 system optimal penetration / resolution the optode array is set to 2cm. 
Our goal is to demonstrate our method of acquiring and analyzing fNIRS data to help standardize the field and enable different fNIRS labs worldwide to have a common background.

Here we describe a data collection and data analysis method for functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS), a novel non-invasive brain imaging system used in cognitive neuroscience, particularly in studying child brain development. This method provides a universal standard of data acquisition and analysis vital to data interpretation and scientific discovery.

Yakın Kızılötesi Spektroskopisi ile bebekler, Çocuk ve Yetişkin Bilişsel Fonksiyonları keşfetmek

An explosion of functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) studies investigating cortical activation in relation to higher cognitive processes, such as ...

Genome Editing with CompoZr Custom Zinc Finger Nucleases (ZFNs)

Genome editing is a powerful technique that can be used to elucidate gene function and the genetic basis of disease. Traditional gene editing methods such as chemical-based mutagenesis or random integration of DNA sequences confer indiscriminate genetic changes in an overall inefficient manner and require incorporation of undesirable synthetic sequences or use of aberrant culture conditions, potentially confusing biological study. By contrast, transient ZFN expression in a cell can facilitate precise, heritable gene editing in a highly efficient manner without the need for administration of chemicals or integration of synthetic transgenes.
Zinc finger nucleases (ZFNs) are enzymes which bind and cut distinct sequences of double-stranded DNA (dsDNA). A functional CompoZr ZFN unit consists of two individual monomeric proteins that bind a DNA "half-site" of approximately 15-18 nucleotides (see Figure 1). When two ZFN monomers "home" to their adjacent target sites the DNA-cleavage domains dimerize and create a double-strand break (DSB) in the DNA.1 Introduction of ZFN-mediated DSBs in the genome lays a foundation for highly efficient genome editing. Imperfect repair of DSBs in a cell via the non-homologous end-joining (NHEJ) DNA repair pathway can result in small insertions and deletions (indels). Creation of indels within the gene coding sequence of a cell can result in frameshift and subsequent functional knockout of a gene locus at high efficiency.2 While this protocol describes the use of ZFNs to create a gene knockout, integration of transgenes may also be conducted via homology-directed repair at the ZFN cut site.
The CompoZr Custom ZFN Service represents a systematic, comprehensive, and well-characterized approach to targeted gene editing for the scientific community with ZFN technology. Sigma scientists work closely with investigators to 1) perform due diligence analysis including analysis of relevant gene structure, biology, and model system pursuant to the project goals, 2) apply this knowledge to develop a sound targeting strategy, 3) then design, build, and functionally validate ZFNs for activity in a relevant cell line. The investigator receives positive control genomic DNA and primers, and ready-to-use ZFN reagents supplied in both plasmid DNA and in-vitro transcribed mRNA format. These reagents may then be delivered for transient expression in the investigator&#x2019;s cell line or cell type of choice. Samples are then tested for gene editing at the locus of interest by standard molecular biology techniques including PCR amplification, enzymatic digest, and electrophoresis. After positive signal for gene editing is detected in the initial population, cells are single-cell cloned and genotyped for identification of mutant clones/alleles.

Genome Editing with CompoZr Custom Zinc Finger Nucleases ZFNs

The CompoZr Custom Zinc-Finger Nuclease (ZFN) Service enables precise genome editing in any organism or cell line at any locus defined by the user. This article describes the process for the design, manufacture, validation and implementation of the CompoZr Custom ZFN Service.

CompoZr Özel Çinko Parmak Nükleazlar ile Genom Düzenleme (ZFNs)

Genome editing is a powerful technique that can be used to elucidate gene function and the genetic basis of disease. Traditional gene editing methods such ...

Measurement of Cellular Chemotaxis with ECIS/Taxis

Cellular movement in response to external stimuli is fundamental to many cellular processes including wound healing, inflammation and the response to infection. A common method to measure chemotaxis is the Boyden chamber assay, in which cells and chemoattractant are separated by a porous membrane. As cells migrate through the membrane toward the chemoattractant, they adhere to the underside of the membrane, or fall into the underlying media, and are subsequently stained and visually counted 1. In this method, cells are exposed to a steep and transient chemoattractant gradient, which is thought to be a poor representation of gradients found in tissues 2.
Another assay system, the under-agarose chemotaxis assay, 3, 4 measures cell movement across a solid substrate in a thin aqueous film that forms under the agarose layer. The gradient that develops in the agarose is shallow and is thought to be an appropriate representation of naturally occurring gradients. Chemotaxis can be evaluated by microscopic imaging of the distance traveled. Both the Boyden chamber assay and the under-agarose assay are usually configured as endpoint assays.
The automated ECIS/Taxis system combines the under-agarose approach with Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) 5, 6. In this assay, target electrodes are located in each of 8 chambers. A large counter-electrode runs through each of the 8 chambers (Figure 2). Each chamber is filled with agarose and two small wells are the cut in the agarose on either side of the target electrode. One well is filled with the test cell population, while the other holds the sources of diffusing chemoattractant (Figure 3). Current passed through the system can be used to determine the change in resistance that occurs as cells pass over the target electrode. Cells on the target electrode increase the resistance of the system 6. In addition, rapid fluctuations in the resistance represent changes in the interactions of cells with the electrode surface and are indicative of ongoing cellular shape changes. The ECIS/Taxis system can measure movement of the cell population in real-time over extended periods of time, but is also sensitive enough to detect the arrival of a single cell at the target electrode. 
Dictyostelium discoidium is known to migrate in the presence of a folate gradient 7, 8 and its chemotactic response can be accurately measured by ECIS/Taxis 9. Leukocyte chemotaxis, in response to SDF1&alpha; and to chemotaxis antagonists has also been measured with ECIS/Taxis 10, 11. An example of the leukocyte response to SDF1&alpha; is shown in Figure 1.

The ECIS/Taxis system is an automated, real-time assay that measures cellular chemotaxis. In this assay, cells move beneath a layer of agarose to arrive at a target electrode. Cellular movement is measured by the onset of resistance to AC current 0.

ECIS / Taksiler ile Hücresel Kemotaksis Ölçümü

Cellular movement in response to external stimuli is fundamental to many cellular processes including wound healing, inflammation and the response to ...

Force Measurement During Contraction to Assess Muscle Function in Zebrafish Larvae

Zebrafish larvae provide models of muscle development, muscle disease and muscle-related chemical toxicity, but related studies often lack functional measures of muscle health. In this video article, we demonstrate a method to measure force generation during contraction of zebrafish larval trunk muscle. Force measurements are accomplished by placing an anesthetized larva into a chamber filled with a salt solution. The anterior end of the larva is tied to a force transducer and the posterior end of the larva is tied to a length controller. An isometric twitch contraction is elicited by electric field stimulation and the force response is recorded for analysis. Force generation during contraction provides a measure of overall muscle health and specifically provides a measure of muscle function. Although we describe this technique for use with wild-type larvae, this method can be used with genetically modified larvae or with larvae treated with drugs or toxicants, to characterize muscle disease models and evaluate treatments, or to study muscle development, injury, or chemical toxicity.

Force measurements can be used to demonstrate changes in muscle function due to development, injury, disease, treatment or chemical toxicity. In this video, we demonstrate a method to measure force during a maximal contraction of zebrafish larval trunk muscle.

Zebra balığı Larva kas fonksiyonu değerlendirmek için daralma sırasında Kuvvet Ölçümü

Zebrafish larvae provide models of muscle development, muscle disease and muscle-related chemical toxicity, but related studies often lack functional ...

Measurement of Smooth Muscle Function in the Isolated Tissue Bath-applications to Pharmacology Research

Isolated tissue bath assays are a classical pharmacological tool for evaluating concentration-response relationships in a myriad of contractile tissues. While this technique has been implemented for over 100 years, the versatility, simplicity and reproducibility of this assay helps it to remain an indispensable tool for pharmacologists and physiologists alike. Tissue bath systems are available in a wide array of shapes and sizes, allowing a scientist to evaluate samples as small as murine mesenteric arteries and as large as porcine ileum &#8211; if not larger. Central to the isolated tissue bath assay is the ability to measure concentration-dependent changes to isometric contraction, and how the efficacy and potency of contractile agonists can be manipulated by increasing concentrations of antagonists or inhibitors. Even though the general principles remain relatively similar, recent technological advances allow even more versatility to the tissue bath assay by incorporating computer-based data recording and analysis software. This video will demonstrate the function of the isolated tissue bath to measure the isometric contraction of an isolated smooth muscle (in this case rat thoracic aorta rings), and share the types of knowledge that can be created with this technique. Included are detailed descriptions of aortic tissue dissection and preparation, placement of aortic rings in the tissue bath and proper tissue equilibration prior to experimentation, tests of tissue viability, experimental design and implementation, and data quantitation. Aorta will be connected to isometric force transducers, the data from which will be captured using a commercially available analog-to-digital converter and bridge amplifier specifically designed for use in these experiments. The accompanying software to this system will be used to visualize the experiment and analyze captured data.

This protocol describes the measurement of isometric contraction in an isolated smooth muscle preparation, using an isolated tissue bath system and computer-based data acquisition.

Farmakoloji Araştırma İzole Doku Banyo-uygulamalarda Düz Kas Fonksiyon Ölçümü

Isolated tissue bath assays are a classical pharmacological tool for evaluating concentration-response relationships in a myriad of contractile tissues.  ...

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

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

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

Saf Yabanitip ve Mutant CFTR Protein Fonksiyonel Sulandırma ve Kanal Aktivite Ölçümleri

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

Sample Preparation and Imaging of Exosomes by Transmission Electron Microscopy

Exosomes are nano-sized extracellular vesicles secreted by body fluids and are known to represent the characteristics of cells that secrete them. The contents and morphology of the secreted vesicles reflect cell behavior or physiological status, for example cell growth, migration, cleavage, and death. The exosomes&#39; role may depend highly on size, and the size of exosomes varies from 30 to 300 nm. The most widely used method for exosome imaging is negative staining, while other results are based on Cryo-Transmission Electron Microscopy, Scanning Electron Microscopy, and Atomic Force Microscopy. The typical exosome&#39;s morphology assessed through negative staining is a cup-shape, but further details are not yet clear. An exosome well-characterized through structural study is necessary particular in medical and pharmaceutical fields. Therefore, function-dependent morphology should be verified by electron microscopy techniques such as labeling a specific protein in the detailed structure of exosome. To observe detailed structure, ultrathin sectioned images and negative stained images of exosomes were compared. In this protocol, we suggest transmission electron microscopy for the imaging of exosomes including negative staining, whole mount immuno-staining, block preparation, thin section, and immuno-gold labelling.

This protocol describes the various techniques necessary for transmission electron microscopy including negative staining, ultrathin sectioning for detailed structure, and immuno-gold labelling to determine the positions of specific proteins in exosomes.

Numune hazırlama ve transmisyon elektron mikroskobu tarafından Exosomes görüntüleme

Exosomes are nano-sized extracellular vesicles secreted by body fluids and are known to represent the characteristics of cells that secrete them. The ...

Photodiode-Based Optical Imaging for Recording Network Dynamics with Single-Neuron Resolution in Non-Transgenic Invertebrates

The development of transgenic invertebrate preparations in which the activity of specifiable sets of neurons can be recorded and manipulated with light represents a revolutionary advance for studies of the neural basis of behavior. However, a downside of this development is its tendency to focus investigators on a very small number of &#8220;designer&#8221; organisms (e.g., C. elegans and Drosophila), potentially negatively impacting the pursuit of comparative studies across many species, which is needed for identifying general principles of network function. The present article illustrates how optical recording with voltage-sensitive dyes in the brains of non-transgenic gastropod species can be used to rapidly (i.e., within the time course of single experiments) reveal features of the functional organization of their neural networks with single-cell resolution. We outline in detail the dissection, staining, and recording methods used by our laboratory to obtain action potential traces from dozens to ~150 neurons during behaviorally relevant motor programs in the CNS of multiple gastropod species, including one new to neuroscience &#8211; the nudibranch Berghia stephanieae. Imaging is performed with absorbance voltage-sensitive dyes and a 464-element photodiode array that samples at 1,600 frames/second, fast enough to capture all action potentials generated by the recorded neurons. Multiple several-minute recordings can be obtained per preparation with little to no signal bleaching or phototoxicity. The raw optical data collected through the methods described can subsequently be analyzed through a variety of illustrated methods. Our optical recording approach can be readily used to probe network activity in a variety of non-transgenic species, making it well suited for comparative studies of how brains generate behavior.

This protocol presents a method for imaging neuronal population activity with single-cell resolution in non-transgenic invertebrate species using absorbance voltage-sensitive dyes and a photodiode array. This approach enables a rapid workflow, wherein imaging and analysis can be pursued over the course of a single day.

Transgenik Olmayan Omurgasızlarda Tek Nöron Çözünürlüğü ile Ağ Dinamiklerini Kaydetmek için Fotodiyot Tabanlı Optik Görüntüleme

The development of transgenic invertebrate preparations in which the activity of specifiable sets of neurons can be recorded and manipulated with light ...