1. Konu İşe Alım ve Onay <ol><li> O / o intra-operatif çalışma (bir Kurumsal Gözden tanımlanmıştır kriterleri karşılayan eğer subtalamik nukleus (STN) ve refrakter Parkinson Hastalığı için derin beyin stimülasyonu (DBS), klinik değerlendirme ve onayı takiben, her hastanın bilgileri belirlemek amacıyla yorumlanan. Kurulu), Massachusetts Genel Hastanesi onaylanmıştır. </li><li> Konusu çalışma kriterlerine uygun olduğunu tespit edilirse, bir doktor çalışma grubu üyesi (Ameliyatı yapan cerrah), hasta çalışmaya katılma olasılığını görüşmek üzere yaklaşır. </li><li> Çalışmaya katılmak için onay formu daha sonra gözden geçirilmiş ve konu ile açıklanmıştır. Daha da önemlisi, çalışmanın açıklama Çalışmaya katılımın gönüllü ve herhangi bir noktada o / o katılımı çekilme seçeneği olduğunu vurgulamaktadır. Ayrıca, bundan sonra çalışmaya katılmak veya çekilme tartışma tıbbi bakım / o alacak üzerinde herhangi bir etkiye sahip olduğunu vurguladı. </li><li> Konu anlar ve çalışmaya katılmayı kabul eder tespit edilirse, o / o onaylanmış bilgilendirilmiş onam belirti ve çalışmaya alındı. </li></ol> 2. Davranışsal Eğitim ve Rig Kurulum <ol><li> Parkinson Hastalığı DBS cerrahi bir parçası olarak, hastalar ameliyattan bir gün önce hastaneye başvurdu. Bu nedenle, bu davranış görevi bu konuda eğitmek için bir fırsat sunmaktadır. Bu eğitim kaldırarak, &quot;öğrenme etkileri&quot; boşa (tartışmaya bakın) konusu görevi gerçekleştirmek için öğrenmek ve kendi kuralları ile konfor gelişebilir sırasında bir süre sağlar esastır. </li><li> Taşınabilir bir davranış teçhizat, ameliyat öncesi gece konusu hastane odasına getirilir. </li><li> Bu teçhizat konu intra-operatif bir çalışma gününde gerçekleştirmek için gerekli olan aynı davranışsal bir görev ile donatılmıştır. <ol><li> Bu örnekte, bu konuda, &quot;savaş&quot; oyunu benzeri bir kart oyunu oynamak için istenir. Bu oyunda, bu konuda onun kartı bilgisayarın daha yüksek olup olmadığını ($ 20 veya $ 5) bahis için gereklidir. Bu görevin amacı, tahlil için STN nöronal kodlama ödül ve risk rolü vardır. Onlar bu konuda teşvik etmek için kazanç oranı ödeneceği söylendi. </li><li> Potansiyel kombinasyonları (ve boşa çıkan) azaltmak için bir araç olarak, sadece tek bir takım elbise bile sayılı kartları (örneğin, 2, 4, 6, 8, ve 10 maça) kullanılır. Bu nedenle, görevin olası sonuçlarını ve beklentilerini kolayca hesaplanır ve analiz edebilirsiniz. </li><li> Her çalışmada, bu konuda ilk rastgele ele kartı ve bilinmeyen bir bilgisayar kartı geri gösteren bir ekran görüyor. Ekranı, iki 5 $ ve 20 $, bahis seçenekleri gösterir. / Kart göreli gücü dayanarak, konu ekran / kart ve ortaya bilgisayarın kart gösterir, sonra bir düğmeye basarak bahis gösterir. Son ekran kazandı veya kaybetti miktarı açıkça gösteriyor. </li></ol></li><li> Konu tamamen oyunun kurallarını anlamak ve rahat bir düzeyde gerçekleştirmek kadar oyun oynamak için izin verilir. </li></ol> 3. İntra-operatif - Deneysel Kurulum <ol><li> Konu cerrahi masanın üzerine konumlandırılmış olup, davranışsal, veri toplama ve sinyal işleme ekipmanları içeren teçhizat ameliyathaneye getirilir. Rig konumlandırma göz normal iş akışı ve ameliyathane ayarı ile ilgili kısırlık sorunları dikkate almak zorundadır. </li><li> Bu kulelerimiz bileşenleri monte edilmiş ve her bir kayıt oturumu için demonte olarak, tüm ekipman bağlantıları kontrol etmek için hayati önem taşımaktadır. Bu nedenle, her bir bileşenin veri toplama sistemine bağlı olarak, bir veri bütünlüğü kontrol etmelisiniz. Bu prosedürler kritik kayıt süresi boyunca bu sorunları gidermek için sahip önlemek için erken cerrahi yapılmalıdır. <ol><li> Birincisi, satın alma ve sinyal işleme ekipmanları önyükleme. Sinyal işleme teçhizat satın teçhizat girişleri çıkışları bağlayın. Bu çalışmada söz konusu olduğunda, ameliyat sırasında deneğin beyin içine gelişmiş olacak üç para-sagittally odaklı elektrotlar karşılık gelen üç ekstra hücresel aksiyon potansiyeli kanalları satın olacaktır. Sinyalleri elde toplama sistemi olduğundan emin olmak için bir kerede amplifikatörler birini açın. </li><li> Monitör, uygun bir adaptörü kullanarak rahat bir izleme pozisyonu VEYA masaya sabitleyin. </li><li> Bir giriş cihazı (joystick, düğme kutusu, tuş takımı, vs.) Istihdam ediliyorsa, kayıtları elde edilecek olan beynin yan göre lateralite dikkat ederek, bu cihazın konumu. Konuda eli rahat bir giriş cihazı çalıştırmak için yerleştiğinden emin olun. S anestezist soran düşününCihazın düzgün çalışmasını sağlamak için, diğer taraftan darbe oksijenasyonu monitör ecure. Bu görevi bir düğme kutusu kullanın. </li><li> Davranışsal sistem önyükleme ve davranışsal olay işaretleri satın teçhizat tarafından çekilen olduğundan emin olun. </li><li> Davranışsal bir görev başlatın ve bu konuda birkaç deneme görev oynamasına izin. Bu süre içinde toplama sistemi, düğme kutusu girişleri ve davranışsal donanım tarafından oluşturulan davranış işaretleri yakalamak olduğunu emin olun. </li><li> Eğer tüm bağlantıları fonksiyonel, davranışsal bir görev ve satın alma platformu durdurun. </li></ol></li></ol> 4. Subtalamik Nucleus Nöronlar izolasyonu <ol><li> Cerrahinin amacı kronik DBS STN motor bölgeye açar yere. Bu yerleşim stereotaktik görüntüleme ve neuophysiological kayıtları bir kombinasyonu ile elde edilir. </li><li> Stereotaktik planlama ve cerrahi prosedür kendisi Detayları tabii ki kurumlar arasında değişecektir, ancak genel süreç benzer. Bizim kurumda, bir Cosman-Roberts-Wells stereotaktik çerçeve ve fiducial kafes uygulanan ve bir baş CT taraması elde edilir. Fiducials ile CT önceden elde edilen hacimsel beyin MRG nöro-navigasyon sistemi (veya BrainLab VectorVision, Feldkirchen, Almanya StealthStation, Medtronics, Minneapolis, MN) ile birleşti. Hedef beyin bölgenin koordinatları (bu durumda STN) çerçeve tabanlı koordinatlara dönüştürülür. Ameliyathane, hasta yarı recline pozisyonda rahatça yerleştirilmiş ve prepped ve standart cerrahi teknik kullanarak bol dökümlü. Sol STN koordinatları hasta üzerinde konumlandırılmış çerçeve içine programlanmıştır. Deri kazıma ve geri çekilir. Burr delikler yerleştirilir ve küçük bir dural açıklık oluşturulur. Bir Microdrive bağlı Şırıngalar pozisyona getirdi ve kanül ucu hedefin üzerinde 25 mm kadar gelişmiş. </li><li> Beyin içine kanül ileri sonra, iç Stilelerin kaldırılır ve yerine yüksek empedanslı (0.3 - 1 mega Ohm) Mikroelektronlar (FHC, Bowdoin, ME). Sinyal işleme teçhizat ön amplifikatörler her elektrot bağlı ve ayırıcı referans kanal dış kanül bağlı. </li><li> Sinyal işleme kulesi amplifikatörler açık ve ekstra-hücresel sinyal değerlendirilir. Buna ek olarak, her bir elektrot için empedans, beynin içine daha fazla geçmeden önce kontrol edilir. </li><li> Yavaş yavaş beyin cerrahı gelişmeler elektrotlar (,05-,4 mm adım). Elektrotlar STN doğru hesaplanan hedef 25mm başlayarak gelişmiş bulunmaktadır. Bu yörünge, kaudat nükleus, talamus, zona INSERTA, ile ve en sonunda STN içine geçen elektrot sonuçlanır. </li><li> Elektrotlar STN girdikten sonra, fizyolog nöronal sinyal duyarlı motorlu olup olmadığını kurmanın bir aracı olarak hastanın kontralateral bacaklarda yönetir. Cerrah ve deneyci elektrot pozisyonu memnun olduğunuzda, davranışsal görev başlamış olabilir. </li></ol> 5. Veri Toplama <ol><li> Davranışsal görev başlamadan önce, izole nöron (ler) motor yanıt Mikroelektronlar derinliği ve belgelemek için önemlidir. </li><li> Bu konu daha sonra görev başlayacak talimatı verilir. Düğme kutusu hala rahatça yerleştirilmiş ve monitör tamamen görünür olduğundan emin olun. </li><li> Veri toplama ve davranışsal görev başlamadan önce en az 1 dakika için bazal aktivite elde. </li><li> Konu görevi gerçekleştirir yakalanan verileri takip etmek önemlidir. Edinimi herhangi bir kesinti ile, görev durdurulur ve sorun doğrultulmuş olmalıdır. </li><li> Bu çalışmada, bu konuda her STN derinliği 120 denemeler yapmak için istenir. </li><li> Görevler birden çok kez STN her derinlik için yapılabilir; ancak, sınırlamalar bu intra-operatif çalışmalar (tartışma daha sonra açıklanacaktır) süresi vardır. Biz cerrahi hasta rahatsızlık ve aşırı uzaması önlemek için 30 dakika deneysel kayıt süresi sınırı. Ayrıca, konu, davranış görev durdurulur ve cerrahi devam eder, bu durumda, herhangi bir zamanda daha fazla kayıtları reddetme şansına sahiptir. </li><li> Çalışma tamamlandıktan sonra, veri yedeklenir ve sonraki analiz için arşivlenir. </li></ol> 6. Veri Analizi <ol><li> Öncelikle, nöronal sinyalleri piyasada mevcut yazılım kullanarak tek tek başak damgaları ayrımcılığa maruz kalıyorlar. </li><li> Davranışsal görev kodları çözümlenir ve nöronal aktivite damgaları Matlab komut dosyası kodu kullanılarak hizalanır. </li></ol> Temsilcisi Sonuçlar: Şekil 1 yukarıda açıklanan Savaşı oyunu sırasında kaydedilen tek bir STN nöron temsilcisi sonuçlar gösteriyor. Top panelleri görevi dört davranışsal ilgili dönemini merkezli rasterlar betimliyor: Her denemede önce fiksasyon süresi, konusu kartı tanıtımı, konu belirten düğmeye basın bahis ve bilgisayarın kartı tanıtımı. Alt paneller peri-uyaran zaman histogramlar (PSTHs) (50 ms kutuları) binned temsil eder. Bu nöron konusu kartı tanıtımı için güçlü bir cevap vermez, fakat ateşleme düğmesine basınız çevresinde önemli ölçüde artırır. Bu etkinlik bilgisayarın kart atış noktası başlangıç ​​seviyelerine kadar düşmektedir ortaya kadar sürer. <img src="/files/ftp_upload/2156/2156fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1. Temsilcisi STN nöron Raster (üst paneller) ve peri-uyaran zaman histogramlar (PSTHs) davranışsal ilgili dönemini temsil eden bir tek STN nöron tasvir yoğunlaştı. Bu nöronun ateşleme düğmesine basınız konu bahis belirten sefer önemli ölçüde artırır.

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

Derin beyin stimülasyonu ameliyatı, insan beyninde her bir nöron aktivitesini incelemek için değerli bir fırsat sunmaktadır. Bu fırsatı Bugüne kadar farklı derin çekirdeğinin faaliyetleri karakterize çok sayıda açıklayıcı çalışmalar için izin verdi. Daha yakın zamanlarda, intra-operatif görevler, davranış ve bilişsel çeşitli yönleriyle ele almak üzere daha sofistike bir hale gelmiştir. Mevcut protokolün amacı, intra-operatif davranış başarılı görevlerin uygulanması için bir kı...

* Bu ürün karşılaştırılabilir donanım veya yazılım yerine olabileceğini belirtir; ** Bu ikame National Instruments bileşenlerini (bkz. kullanılabilir belirtir <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> uyumluluk için); *** Bakın <a href="www.Monkeylogic.net">www.Monkeylogic.net</a> özgü gerekli Matlab toolboxs.

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

Derin beyin stimülasyonu (DBS), kronik, yüksek frekanslı elektrik stimülasyonu yerleştirilmiş elektrotlar aracılığıyla beynin belirli hedeflere yönlendiren bir cerrahi işlemdir. Derin beyin stimülasyonu ilk Benabid ve arkadaşları tarafından bir tedavi yöntemi olarak uygulanmıştır. 1980&#39;lerin sonlarında, o ventral ara 1 tremor tedavisi için talamus çekirdeği uyarmak için bu tekniği kullanılır. Şu anda, prosedür Parkinson, distoni, ve esansiyel tremor gibi hastalıklar için medikal tedaviye yeterli cevap vermeyen hastalarda tedavi etmek için kullanılır. Parkinson hastalığının tedavisi için bu prosedürün etkinliği, iyi çalışan, randomize kontrollü çalışma 2 kanıtlanmıştır . Halen, Amerikan Gıda ve İlaç İdaresi DBS tıbbi refrakter esansiyel tremor, Parkinson hastalığı ve distoni olan hastalar için bir tedavi olarak onaylamıştır. Ayrıca, DBS, obsesif kompulsif bozukluk, major depresif bozukluk ve epilepsi gibi diğer psikiyatrik ve nörolojik bozuklukların tedavisi için değerlendirilmektedir. DBS, yaşam kalitesinin iyileştirilmesi, sadece insanlara yardım etmek için gösterilmemiştir, aynı zamanda insan beyninin çalışma ve anlamak için eşsiz bir fırsat araştırmacılar sağlar. Mikroelektrod kayıtları rutin anatomik hedeflemesi hassasiyeti artırmak için DBS ameliyat sırasında yapılmaktadır. Konu davranışsal bir görev yapar Bu nedenle, bireysel nöronların Ateşleme desen kaydedilebilir. Açıklayıcı ateş ve patlama oranları da dahil olmak üzere yönlerini, ve frekans modülasyonu 3 odaklanmış bu verileri kullanarak ilk çalışmalar. Daha yeni çalışmalarda 4,5 nöronal aktivite ile ilgili bilişsel davranış yönleri üzerinde yoğunlaşmıştır. Bu makale, davranışsal görevleri gerçekleştirmek ve DBS durumlarda sırasında uyanık hasta ile nöronal veri kaydetmek için kullanılan intra-operatif yöntemler bir açıklama sağlayacaktır. Elektrofizyolojik veri edinme sürecinin fuar kapsamı ve intra-operatif insan deneyleri sınırlamaları yanacaktır.

Watch this Scientific Journal Video about Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery at JoVE.com

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

Derin beyin stimülasyonu ameliyatı uyanık insan beyninin bilgi kodlama incelemek için eşsiz bir fırsat sunmaktadır. Bu makale eş zamanlı EMG, tek birim nöronal aktivite ve / veya yerel alan potansiyelleri gibi fizyolojik veriler elde edilirken, bilişsel ve davranışsal görevleri gerçekleştirmek için kullanılan intra-operatif yöntemler anlatacağım.

Derin beyin stimülasyonu Cerrahi Uygulanan Uyanık İnsanlar İntraoperatif Davranış Görevler

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

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

Research

JoVE Journal

Medicine

12.9K Görüntüleme.  Harvard Medical School. Derin beyin stimülasyonu ameliyatı uyanık insan beyninin bilgi kodlama incelemek için eşsiz bir fırsat sunmaktadır. Bu makale eş zamanlı EMG, tek birim nöronal aktivite ve / veya yerel alan potansiyelleri gibi fizyolojik veriler elde edilirken, bilişsel ve davranışsal görevleri gerçekleştirmek için kullanılan intra-operatif yöntemler anlatacağım.

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

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

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

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

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

Bir olarak Beyin Microslices arasında excitotoxic uyarılması<em&gt; In vitro</em&gt; İnme Model

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

Tıp

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

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

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

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

Adaptif Derin Beyin Stimülasyonu İle Parkinson Hastalığı kontrol

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

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

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

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

Derin Beyin Uyarım ile Saccadometry kullanarak normal ve patolojik beyin fonksiyonlarını incelemek için

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

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

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

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

Epilepsi Hastalarında Beyin uyarılabilmenin Bağlantı ile ilgili değerlendirmek için bir Multimodal imaging- ve Uyarım tabanlı Yöntemi

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

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

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

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

İnsanlardaki Sağlıklı ve Patolojik Beyin Koşulları Eğitim için Kesme Simetrik Bihemispheric Postmortem Beyin

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

Evaluating the Procedure for Performing Awake Cystometry in a Mouse Model

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

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

Bir Fare Modelinde Seyrek Sistometri Uygulamasının Değerlendirilmesi

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

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

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

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

Ağrı meme kanseri cerrahisi uygulanan hastalarda işleme tedbirlerinin elde etmek için bir nicel duyusal test paradigma

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

Spinal Cord Lateral Hemisection and Asymmetric Behavioral Assessments in Adult Rats

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

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

Erişkin Sıçanlarda Spinal Kord Lateral Hemisite ve Asimetrik Davranış Değerlendirmeleri

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

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

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

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

Tiroid ameliyatı bir domuz modelinde intraoperatif sinir izleme

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

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

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

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

Transkraniyal Doğru Akım Stimülasyonu Dahil Olmak Üzere Güvenilir, Kolay ve Tolere Edilen Transkraniyal Elektriksel Stimülasyon için Güncellenmiş Teknik

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