Ulusal Sağlık Grants R01DC10146/R01DC010397 Enstitüleri tarafından desteklenen çalışma, P30 DC006276 Araştırma Çekirdek NIDCD ve HEI. Burasının içeriği sadece yazarların sorumluluğundadır ve mutlaka NIH veya HEI resmi görüşlerini temsil etmemektedir. Yazarlar ilgi mevcut veya potansiyel çatışma beyan ederim.

1. OHCs, izolasyon <ol><li> Kobay, fare ya da memeli hayvan modeli temporal kemikler hasat bu yordamı başlayın. </li><li> Sonra, temporal kemikler koklea göstermek için bir malleus tokatlama kullanarak açın ve Leibovitz L-15 batırmayın. Kemik kabuk sağlam tutmak, kemik aşan dikkatlice çıkarın. Bu herhangi bir memeli türlerinin zamansal kemikler için geçerli genel bir prosedür olduğunu dikkate alarak çok küçük hayvanlardan elde edilen temporal kemikler ile uğraşırken, tekniği küçük değişiklikler gerekebilir. Eski hayvanlarda bül genellikle işlem için ek bir komplikasyon tanıtan, kalsifiye. </li><li> Mikroskobik gözlem altında, koklea apikal bölgenin stria vascularis ve spiral ligament # 11 neşter bıçak ucu kullanarak açın ve çıkarın, mikro noktası almak ve ince bir cımbız. </li><li> Cımbız kullanarak koklear modiolus Corti Organ çıkartın ve oda sıcaklığında 5 dakika boyunca L-15 1mg/ml kollajenaz koyun. </li><li> Koklea bazal döner OHCs gerekmesi durumunda, seçim ile kokleanın tabanını kaplayan kemiksi bir kabuk kaldırmak ve Corti Organ çıkarmadan önce neşter bıçak kullanarak temporal kemik spiral ayrı. </li><li> 50 mcL Hamilton şırınga kullanarak kayıt odasına Corti Organ aktarın. Daha sonra, iğne ile reflü hücreleri ayrıştırmaları. </li></ol> 2. Deneysel Kurulum <ol><li> Dış Alternatif Elektrik Alan (EAEF) jeneratör ve görüntü yakalama sistemi (Şekil 1) ile bağlantılar diyagramı. Kontrol devresi House Kulak Enstitüsü Mühendislik Çekirdeği özel hayata geçirildi. </li><li> Deneylerde kullanılan deney düzeneği alternatif bir LED tabanlı aydınlatma sistemi ile Axiovert 135TV inverted mikroskop (Zeiss, Thornwood, NY) oluşur (High Power LED Sistemi-36AD3500, Lightspeed Teknolojileri, Campbell, CA), iki elektronik mikromanipülatörler (Eppendorf &quot;PatchMan&quot;, Almanya), Keller portu PC kontrollü bir ultra-yüksek hızlı Photron Fastcam X 1024 PCI kamera (Photron USA Inc) ve trinoküler liman, ek bir düzenli CCD kamera. Fastcam kamera görüntüleri, yüksek frekansları (100.000 fps&#39;ye kadar) ve yüksek çözünürlüklü (örneğin, 1000 fps&#39;de 1024 x 1024 piksel, 10.000 fps, 384 x 96 18.000 fps hızda 512 x 128, vb.) Yakalamak mümkün. CCD kamera farklı bir monitöre bağlı ise, yüksek hızlı kamera tarafından sağlanan görüntüleri doğrudan PC monitörü görülmektedir. Analog düşük güç tüketimi ve yüksek güç dijital LED tabanlı aydınlatma sistemi, iki farklı modda çalışır. Düşük güç analog modu kullanarak tüm ön işlemleri (elektrotlar konumlandırma, hücre konumlandırma, odak, vb.) Yapılmaktadır. Yüksek güç aydınlatma, kamera deklanşör diyafram açık ve daha sonra ısı dağılımını kolaylaştırmak, deklanşör kapatarak kapalı. Ev yapımı yazılım, aynı zamanda, aynı bilgisayarda çalışan House Kulak Enstitüsü Mühendislik Çekirdeği geliştirilen yüksek hızlı kamera, LED tabanlı aydınlatma sistemi, ve EAEF tetikleyici kontrol eder. Ön liman geleneksel dijital fotoğraf makinesi hala gerektiği gibi çerçeveler için izin verir. (Şekil 2). </li><li> Elektrotlar (iki ucu 0.8 mm mesafe ile 0.25 mm çapında Ag teller) elektronik mikromanipülatörler birini kullanarak pozisyon için tahrik edilmektedir. Elektrotlar &#39;konumunu görsel ve mikroskobik görüntü aracılığıyla izlenir; görüntünün odak düzlemli bir değişiklik elektrotlar deney odasının alt dokundu belirtir. Başlangıçta, elektriksel alan, harici bir elektrot kullanılarak kalibre edilir. Bu elektrot elektrik alanında bir &quot;harita&quot; üreten, farklı noktalarda elektrik potansiyelini ölçer. Izole tek bir dış tüy hücresi uygulanan EAEF uzun eksenine paralel elektrot uçları arasına yerleştirilir ise, uzatma ve elektrik alan aynı frekansta kısaltarak hareket edecektir. OHC yanıt (bükme) farklı türde bir hücre alanında dik yerleştirilmiş ise gözlenen ve araştırılmalıdır. (Şekil 2 B) </li></ol> 3. EAEF uyarılması ve görüntü yakalama <ol><li> Dört farklı stimülasyon protokolleri (Şekil 3) seçilebilir: <ol><li> sürekli tek bir frekans (Şekil 3). Uyaran modu, frekans, genlik ve dalga tipi ev yapımı kontrol yazılımı (kırmızı daireler) kullanılarak seçilebilir unutmayın. </li><li> bursted tek frekanslı (Şekil 3). Patlama arasındaki patlamaları ve boşlukların uzunluğu da seçilebilir. </li><li> lineer süpürme (Şekil 3 C). Ilk ve son frekansları seçilebilir. </li><li> çok stimülasyon (Şekil 3 D). Tek frekans ve doğrusal tarama, tek bir deney kombine edilebilir. İlgili parametreleri seçtikten sonra, kontrol yazılımı sistemi yapılandırır ve operatörün tek bir düğmeye tıklayarak ışık senkronize video kayıt ve hücre stimülasyon başlatmanıza izin verirbilgisayar ekranında. </li></ol></li><li> Görüntüler AVI formatında yüksek frekanslarda daha fazla analiz için yakalanır. </li></ol> 4. Temsilcisi Sonuçlar <ol><li> Bu film, iki izole dış saç hücrelerinin kendi boyuna eksenine paralel veya çapraz Harici Alternatif Elektrik Alan, sırasıyla uyarılmış ediliyor uzunluk veya eğrilik değişiklikler göstermektedir. (Film # 2). </li><li> OHCs hareketli yanıtları-line ProAnalyst yazılım (Xcitex A.Ş., Cambridge, MA) kullanılarak analiz edilmektedir. Bu yazılım &quot;Özellik İzleme&quot; fonksiyonu kare-kare (Şekil 4) iki nokta arasındaki mesafe sağlar. Ve hücre (Bazal kutup, yeşil renkli) tabanı; apeks (kırmızı renk cuticular plaka) seçilen nokta arasındaki mesafeyi kısaltarak hücre sırasında küçük olduğu için, ve hücre uzaması ile birlikte artar. Filmi kare kare uzunluğunda değişiklikleri analiz yazılımları gösterir. Görüntünün altındaki panel hareketin iz gösterir. Bu örnekte, uzunluğu toplam değişim yaklaşık 6.5 piksel. </li><li> ProAnalyst yazılım &quot;Kontur İzleme&quot; fonksiyonu hücre kenar algılar ve otomatik olarak optik bölümü (Şekil 5) alanında ölçmek. </li><li> Polistiren mikroküreler rastgele banyo çözümü eklendi ve sıkıca plazma zarı (Şekil 6 A) eklemek. Farklı mikroküreler aynı anda seçilebilir ve yazılım otomatik olarak hepsini kare kare izleyebilirsiniz. Bu sayede, hücreler bölümlerde bölünmüş ve her bölümün motilite bağımsız olarak değerlendirilir. (Şekil 6 A) </li><li> Mikroküreler seçerek hücre görüntü lateral kenarlarında bulunan, her segmentin uzunluğu değişiklikler ve bir segmenti saygı açısı değişiklikleri (bükme) diğer bağımsız değerlendirilir olabilir. (Şekil 6B) </li></ol><img src="/files/ftp_upload/2965/2965fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Şekil 1 EAEF jeneratör ve görüntü yakalama sistemi ile olan bağlantıları diyagramı. <img src="/files/ftp_upload/2965/2965fig2.jpg" alt="Şekil 2"/> Deney düzeneği Şekil 2) Resim. Elektrotlar ve tek bir OHC uzun eksenine paralel elektrik alanı ile bunlar arasında yer alan resmeden karikatürler mikroskop sahne B) Detay. <img src="/files/ftp_upload/2965/2965fig3.jpg" alt="Şekil 3"/> Şekil 3 A), tek frekans uyarılması için yapılandırılmış ev yapımı kontrol yazılımı kullanıcı arayüzü . Seçilen parametreler kırmızı daire içerisine alınmış. B) Kullanıcı arayüzü, ev yapımı kontrol yazılımı patlama tek frekanslı stimülasyon için yapılandırılmış. C) Doğrusal süpürme uyarılması için yapılandırılmış ev yapımı kontrol yazılımı kullanıcı arayüzü. D) çok stimülasyon için yapılandırılmış ev yapımı kontrol yazılımı Kullanıcı arabirimi. <img src="/files/ftp_upload/2965/2965fig4.jpg" alt="Şekil 4"/> Şekil 4 tabanı (yeşil) ve ProAnalyst yazılım &quot;Özellik izleme&quot; fonksiyonunu kullanarak, sırasıyla hücre, tepe (kırmızı) seçilen iki nokta bir OHC Tek kare . Hücrenin altında eğri, elektrik stimülasyonu ile ilişkili seçilen nokta arasındaki mesafe periyodik olarak değişiklikler gösterir. Hareketli dikey çubuk farklı çerçeveler bireysel analizi için seçilebilir. <img src="/files/ftp_upload/2965/2965fig5.jpg" alt="Şekil 5"/> Şekil 5 ProAnalyst &quot;Kontur İzleme&quot; fonksiyonu hücre kenar otomatik olarak algılar ve optik bölümün alanı ölçmek. <img src="/files/ftp_upload/2965/2965fig6.jpg" alt="Şekil 6"/> Şekil 6 polystyrene küreler (üst) ve mikroküreler bireysel (alt) seçilen beş ile aynı görüntü ile dekore edilmiş, yalıtılmış bir OHC) Yakalanan görüntü. Farklı bir renk, her Microsphere atandı ve değiştirmeler, tek tek ve otomatik olarak kare kare takip çerçeve olabilir, analiz ve karşılaştırılmıştır. B) istenilen uzunlukta Grupları mikroküreler hücre kenarlarında bulunan polistiren seçerek tanımlanan olabilir ve bu kesimleri uzunluğu değişikliklerin yanı sıra başkalarına bir segment saygı yönde değişiklik (hücre bükme) tarafından otomatik olarak çerçeve değerlendirilebilir görüntü analiz yazılımları ile çerçevesi. Movie 1 kobay OHCs izolasyonu <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/2965/2965_Movie1_web.mov">video izlemek için buraya tıklayın</a> Film 2. Tipik electromotility ve bükme tepkiler gösteren EAEF OHCs paralel ve dik <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/2965/2965_Movie2_web.mov">video izlemek için buraya tıklayın</a>

<ol>
	<li>Frolenkov, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+insights+into+the+morphogenesis+of+inner+ear+hair+cells.">Genetic insights into the morphogenesis of inner ear hair cells.</a> Nat Rev Genet. 5, 489-498 (2004).</li><li>Ashmore, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cochlear+outer+hair+cell+motility.">Cochlear outer hair cell motility.</a> Physiol Rev. 88, 173-210 (2008).</li><li>Dallos, P., Fakler, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prestin,+a+new+type+of+motor+protein.">Prestin, a new type of motor protein.</a> Nature Rev. Mol. Cell Biol. 3, 104-111 (2002).</li><li>Frolenkov, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cochlear+outer+hair+cell+bending+in+an+external+electrical+field.">Cochlear outer hair cell bending in an external electrical field.</a> Biophys. J. 73, 1665-1672 (1997).</li><li>Matsumoto, N., Kalinec, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+Prestin-Dependent+and+Prestin-Independent+Components+from+Complex+Motile+Responses+in+Guinea+Pig+Outer+Hair+Cells.">Extraction of Prestin-Dependent and Prestin-Independent Components from Complex Motile Responses in Guinea Pig Outer Hair Cells.</a> Biophys J. 89, 4343-4351 (2005).</li><li>Matsumoto, N., Kalinec, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prestin-dependent+and+prestin-independent+motility+of+guinea+pig+outer+hair+cells.">Prestin-dependent and prestin-independent motility of guinea pig outer hair cells.</a> Hear Res. 208, 1-12 (2005).</li><li>Ashmore, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+remarkable+cochlear+amplifier.">The remarkable cochlear amplifier.</a> Hear Res. 266, 1-17 (2010).</li><li>Kitani, R., Kakehata, S., Kalinec, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motile+responses+of+cochlear+outer+hair+cells+stimulated+with+an+alternating+electrical+field.">Motile responses of cochlear outer hair cells stimulated with an alternating electrical field.</a> Hearing Research. , (2011).</li><li>Dallos, P., Evans, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-frequency+outer+hair+cell+motility:+corrections+and+addendum.">High-frequency outer hair cell motility: corrections and addendum.</a> Science. 268, 1420-1421 (1995).</li><li>Frank, G., Hemmert, W., Gummer, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limiting+dynamics+of+high-frequency+electromechanical+transduction+in+outer+hair+cells.">Limiting dynamics of high-frequency electromechanical transduction in outer hair cells.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 96, 4420-4425 (1999).</li><li>Santos-Sacchi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+frequency+limit+and+phase+of+outer+hair+cell+motility:+effects+of+the+membrane+filter.">On the frequency limit and phase of outer hair cell motility: effects of the membrane filter.</a> J. Neurosci. 12, 1906-1916 (1992).</li><li>Inou&#233;, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Video Microscopy. , (1986).</li></ol>

Burada sunulan deneysel yöntem için herhangi bir sınırlama olmaksızın hücre hareketi kHz aralığında OHC hareketli tepkileri tahmin sağlar. Farklı stimülasyon protokolleri, ek belirteçleri (mikroküreler), elektrik alanı ile ilgili hücre yönünü iyi değişiklikleri gibi, daha önce ulaşılmaz bir detay seviyesi ile mümkün OHC hareketlilik yeni yönlerini araştırmak yapmak. Diğer yöntemler fotodiyotlar 9 veya lazer Doppler vibrometry 10 kullanarak, örneğin, hücrenin konumu sıkı bir kontrol gerektirir. Burada, aksine, tüm ölçümler aynı hücreye ait noktaları arasında yapılır ve her yerinden sadece hücre şekil ve harici bir referans çerçevesi açısından değil kendi hareketi ile değişiklikleri ile ilişkilidir. Kesitsel OHC alanının güvenilir ölçümler da kolayca elde OHC hacminde hızlı değişikliklerin bir tahmin sağlar. Buna ek olarak, daha hızlı ve daha duyarlı kameralar ve daha iyi görüntü analiz yazılımı sürekli gelişim, sürekli bir iyileştirme yöntemi kalitesi garanti eder. Plazma zarından elektrik potansiyeli üzerinde hiçbir kontrolü, tekniği, bir dezavantajı kHz aralığında OHC motilite değerlendirmek için kullanılan tüm yöntemleri ile paylaşılan bir sınırlama yoktur. Bu nedenle, burada açıklanan yöntem, OHCs &#39;hareketli tepkileri altında yatan hücresel ve moleküler mekanizmaları hakkında yeni ve önemli ipuçları sağlama yeteneğine sahip, araştırma işitme için önemli bir araç olabilir

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktifin Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar (isteğe bağlı) </td></tr><tr><td> Leibovitz L-15 </td><td> Gibco </td><td> 21083 </td><td></td></tr><tr><td> Kollajenaz (Tip 4) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> C5138 </td><td> L-15 içinde 1mg/ml </td></tr></tbody></table>

investigating outer hair cell motility with a combination of external alternating electrical field stimulation and high-speed image analysis

OHCs Corti, memelilerin iç kulak içindeki işitme organı Organ bulunan silindirik sensorimotor hücreleri vardır. &quot;Kıl hücreleri&quot; adı stereocilia, 1 ses enerjisi algılama ve iletilmesi için kritik bir unsur kendi karakteristik apikal paket türemiştir. OHCs değiştirmek mümkün şekil uzatmak, kısaltmak ve viraj, elektrik, mekanik ve kimyasal stimülasyon yanıt, bir motor yanıt koklear akustik sinyal amplifikasyon 2 için çok önemli kabul. I) electromotility aka hızlı motilite, yoğun OHC plazma zarı paketlenmiş motor proteinlerin Elektrikle çalışan yapı değişiklikleri türetilen mikrosaniye aralığında uzunluğu ve ii) yavaş motilite, şekil değişiklikleri: OHC stimülasyon iki farklı hareketli yanıtları indükler saniye milisaniye sitoskeletal reorganizasyon 2, 3 içeren değişir. OHC bükme lateral plazma zarı, ya da bu motor protein (örneğin, bir elektrik alanı dik hücrelerin uzun ekseni) 4 asimetrik elektrik stimülasyonu motor proteinlerin asimetrik bir dağılım ya electromotility ile ilişkili ve sonucudur . Mekanik ve kimyasal uyaranlara hücre ve / veya çevreleri iyonik koşullarında değişiklikler de plazma zarı gömülü motor proteinleri 5, 6 uyarabilir olsa bile, aslında yavaş hareketli tepkileri neden olur. OHC hareketli yanıtları koklear amplifikatör önemli bir bileşeni olduğundan, akustik frekansları insanlarda 20 Hz - 20 kHz (kabaca) bu hareketli yanıtları kalitatif ve kantitatif analiz, araştırma 7 işitme alanında çok önemli bir konudur. Yüksek hızda videocameras, LED tabanlı aydınlatma sistemleri ve gelişmiş görüntü analizi yazılımı birleştirerek yeni bir görüntüleme teknolojisi gelişimi, şimdi harici bir alternatif elektrik alanı (EAEF) izole OHCs hareketli yanıt güvenilir nitel ve nicel çalışmalar gerçekleştirmek için yeteneği sağlar 8. Bu önceki yaklaşımlar 9-11 sınırlamaları en circumvents basit ve non-invaziv bir tekniktir . Ayrıca, LED tabanlı aydınlatma sistemi, numuneler üzerinde önemsiz termal etkileri ile aşırı parlaklık sağlar, çünkü video mikroskopi, optik çözünürlük, geleneksel ışık mikroskobu teknikleri 12 ile daha en az 10 kat daha yüksek. Örneğin, deney düzeneği Burada anlatılan, yaklaşık 20 nm hücre uzunluğunda değişiklikler ile rutin ve güvenilir bir şekilde 10 kHz frekansları tespit ve bu kararın daha düşük frekanslarda daha iyi olabilir. Biz bu deneysel yaklaşım OHC motilite altında yatan hücresel ve moleküler mekanizmaları anlayışımız uzatmak için yardımcı olacağına eminiz.

Watch this Scientific Journal Video about Investigating Outer Hair Cell Motility with a Combination of External Alternating Electrical Field Stimulation and High-speed Image Analysis at JoVE.com

Investigating Outer Hair Cell Motility with a Combination of External Alternating Electrical Field Stimulation and High-speed Image Analysis

Electromotility, yavaş motilite ve eğilme gibi dış tüy hücresi (OHC) hareketli yanıtları, araştırmak için güvenilir bir yöntem açıklanmıştır. OHC motilite harici bir alternatif elektrik alan stimülasyonu ile ve yöntemi, yüksek hızlı görüntü kaydı, LED tabanlı aydınlatma, ve son nesil görüntü analiz yazılımı yararlanır.

Harici Alternatif Elektrik Alan Uyarılma ve Görüntü Analizi Yüksek hızlı bir kombinasyonu ile Dış Saç Hücre Motilite incelenmesi

OHCs are cylindrical sensorimotor cells located in the Organ of Corti, the auditory organ inside the mammalian inner ear. The name "hair cells" derives ...

investigating-outer-hair-cell-motility-with-combination-external

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.4K Görüntüleme.  House Ear Institute. Electromotility, yavaş motilite ve eğilme gibi dış tüy hücresi (OHC) hareketli yanıtları, araştırmak için güvenilir bir yöntem açıklanmıştır. OHC motilite harici bir alternatif elektrik alan stimülasyonu ile ve yöntemi, yüksek hızlı görüntü kaydı, LED tabanlı aydınlatma, ve son nesil görüntü analiz yazılımı yararlanır.

Video: Investigating Outer Hair Cell Motility with a Combination of External Alternating Electrical Field Stimulation and High-speed Image Analysis

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS display abnormalities in the expression of FMR1 - a protein required for typical, healthy neural development.3 Recent data has suggested that the loss of this protein can cause the cortex to be hyperexcitable thereby affecting overall patterns of neural plasticity.4,5
In addition, Fragile X shows a strong comorbidity with autism: in fact, 30% of children with FXS are diagnosed with autism, and 2 - 5% of autistic children suffer from FXS.6
Transcranial Magnetic Stimulation (a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability via the application of localized magnetic field pulses 7,8) represents a unique method of exploring plasticity and the manifestations of FXS within affected individuals. More specifically, Theta-Burst Stimulation (TBS), a specific stimulatory protocol shown to modulate cortical plasticity for a duration up to 30 minutes after stimulation cessation in healthy populations, has already proven an efficacious tool in the exploration of abnormal plasticity.9,10 
Recent studies have shown the effects of TBS last considerably longer in individuals on the autistic spectrum - up to 90 minutes.11 This extended effect-duration suggests an underlying abnormality in the brain's natural plasticity state in autistic individuals - similar to the hyperexcitability induced by Fragile X Syndrome.
In this experiment, utilizing single-pulse motor-evoked potentials (MEPs) as our benchmark, we will explore the effects of both intermittent and continuous TBS on cortical plasticity in individuals suffering from FXS and individuals on the Autistic Spectrum.

In this article, we examine the effects of Theta-Burst TMS stimulation on cortical plasticity in individuals suffering from Fragile X syndrome and individuals on the autistic spectrum.

TMS: Fragile X Sendromu ve Otizm Bireylerde Plastisite, Mechasnism keşfedin Theta-Burst Protokolü kullanma

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

Nörobilim

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

In utero electroporation (IUE) has become a powerful technique to study the development of different regions of the embryonic nervous system 1-5. To date this tool has been widely used to study the regulation of cellular proliferation, differentiation and neuronal migration especially in the developing cerebral cortex 6-8. Here we detail our protocol to electroporate in utero the cerebral cortex and the hippocampus and provide evidence that this approach can be used to study dendrites and spines in these two cerebral regions.
Visualization and manipulation of neurons in primary cultures have contributed to a better understanding of the processes involved in dendrite, spine and synapse development. However neurons growing in vitro are not exposed to all the physiological cues that can affect dendrite and/or spine formation and maintenance during normal development. Our knowledge of dendrite and spine structures in vivo in wild-type or mutant mice comes mostly from observations using the Golgi-Cox method 9. However, Golgi staining is considered to be unpredictable. Indeed, groups of nerve cells and fiber tracts are labeled randomly, with particular areas often appearing completely stained while adjacent areas are devoid of staining. Recent studies have shown that IUE of fluorescent constructs represents an attractive alternative method to study dendrites, spines as well as synapses in mutant / wild-type mice 10-11 (Figure 1A). Moreover in comparison to the generation of mouse knockouts, IUE represents a rapid approach to perform gain and loss of function studies in specific population of cells during a specific time window. In addition, IUE has been successfully used with inducible gene expression or inducible RNAi approaches to refine the temporal control over the expression of a gene or shRNA 12. These advantages of IUE have thus opened new dimensions to study the effect of gene expression/suppression on dendrites and spines not only in specific cerebral structures (Figure 1B) but also at a specific time point of development (Figure 1C).
Finally, IUE provides a useful tool to identify functional interactions between genes involved in dendrite, spine and/or synapse development. Indeed, in contrast to other gene transfer methods such as virus, it is straightforward to combine multiple RNAi or transgenes in the same population of cells. 
In summary, IUE is a powerful method that has already contributed to the characterization of molecular mechanisms underlying brain function and disease and it should also be useful in the study of dendrites and spines.

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

This article describes in detail a protocol to electroporate in utero the cerebral cortex and the hippocampus at E14.5 in mice. We also show that this is a valuable method to study dendrites and spines in these two cerebral regions.

Kullanarak Fare Serebral Korteks ve Hippocampus Görselleştirme ve Dendritler ve Spine Genetik Manipülasyon<em&gt; Utero olarak</em&gt; Elektroporasyon

In utero electroporation (IUE) has become a powerful technique to study the development of different regions of the embryonic nervous system 1-5. To date ...

Whole Cell Patch Clamp for Investigating the Mechanisms of Infrared Neural Stimulation

It has been demonstrated in recent years that pulsed, infrared laser light can be used to elicit electrical responses in neural tissue, independent of any further modification of the target tissue. Infrared neural stimulation has been reported in a variety of peripheral and sensory neural tissue in vivo, with particular interest shown in stimulation of neurons in the auditory nerve. However, while INS has been shown to work in these settings, the mechanism (or mechanisms) by which infrared light causes neural excitation is currently not well understood. The protocol presented here describes a whole cell patch clamp method designed to facilitate the investigation of infrared neural stimulation in cultured primary auditory neurons. By thoroughly characterizing the response of these cells to infrared laser illumination in vitro under controlled conditions, it may be possible to gain an improved understanding of the fundamental physical and biochemical processes underlying infrared neural stimulation.

Infrared nerve stimulation has been proposed as an alternative to electrical stimulation in a range of nerve types, including those associated with the auditory system. This protocol describes a patch clamp method for studying the mechanism of infrared nerve stimulation in a culture of primary auditory neurons.

Kızılötesi Sinir Stimülasyon en mekanizmaları incelenmesi için tüm Hücre Patch Kelepçe

It has been  demonstrated in recent years that pulsed, infrared laser light can be used to  elicit electrical responses in neural tissue, independent of ...

A Human-machine-interface Integrating Low-cost Sensors with a Neuromuscular Electrical Stimulation System for Post-stroke Balance Rehabilitation

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing delivery of oxygen and nutrients. About half of the stroke survivors are left with some degree of disability. Innovative methodologies for restorative neurorehabilitation are urgently required to reduce long-term disability. The ability of the nervous system to reorganize its structure, function and connections as a response to intrinsic or extrinsic stimuli is called neuroplasticity. Neuroplasticity is involved in post-stroke functional disturbances, but also in rehabilitation. Beneficial neuroplastic changes may be facilitated with non-invasive electrotherapy, such as neuromuscular electrical stimulation (NMES) and sensory electrical stimulation (SES). NMES involves coordinated electrical stimulation of motor nerves and muscles to activate them with continuous short pulses of electrical current while SES involves stimulation of sensory nerves with electrical current resulting in sensations that vary from barely perceivable to highly unpleasant. Here, active cortical participation in rehabilitation procedures may be facilitated by driving the non-invasive electrotherapy with biosignals (electromyogram (EMG), electroencephalogram (EEG), electrooculogram (EOG)) that represent simultaneous active perception and volitional effort. To achieve this in a resource-poor setting, e.g., in low- and middle-income countries, we present a low-cost human-machine-interface (HMI) by leveraging recent advances in off-the-shelf video game sensor technology. In this paper, we discuss the open-source software interface that integrates low-cost off-the-shelf sensors for visual-auditory biofeedback with non-invasive electrotherapy to assist postural control during balance rehabilitation. We demonstrate the proof-of-concept on healthy volunteers.

A novel low-cost human-machine interface for interactive post-stroke balance rehabilitation system is presented in this article. The system integrates off-the-shelf low-cost sensors towards volitionally driven electrotherapy paradigm. The proof-of-concept software interface is demonstrated on healthy volunteers.

İnme sonrası Denge Rehabilitasyon bir Nöromüsküler Elektriksel Stimülasyon Sistemi ile düşük maliyetli Sensörler entegre bir İnsan-makine arayüzü

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing ...

Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels). The present protocol describes how this method can be used to stimulate the posterior tibial nerve that activates plantar flexor muscles. Percutaneous electrical nerve stimulation consists of inducing an electrical stimulus to a motor nerve to evoke a muscular response. Direct (M-wave) and/or indirect (H-reflex) electrophysiological responses can be recorded at rest using surface electromyography. Mechanical (twitch torque) responses can be quantified with a force/torque ergometer. M-wave and twitch torque reflect neuromuscular transmission and excitation-contraction coupling, whereas H-reflex provides an index of spinal excitability. EMG activity and mechanical (superimposed twitch) responses can also be recorded during maximal voluntary contractions to evaluate voluntary activation level. Percutaneous nerve stimulation provides an assessment of neuromuscular function in humans, and is highly beneficial especially for studies evaluating neuromuscular plasticity following acute (fatigue) or chronic (training/detraining) exercise.

We present a protocol to assess changes in neuromuscular function. Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method that evokes muscular responses. Electrophysiological and mechanical properties of these responses permit the evaluation of neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels).

Perkütan Elektriksel Sinir Stimülasyonu kullanma Nöromüsküler Fonksiyonu Değerlendirilmesi

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, ...

Video Imaging and Spatiotemporal Maps to Analyze Gastrointestinal Motility in Mice

The enteric nervous system (ENS) plays an important role in regulating gastrointestinal (GI) motility and can function independently of the central nervous system. Changes in ENS function are a major cause of GI symptoms and disease and may contribute to GI symptoms reported in neuropsychiatric disorders including autism. It is well established that isolated colon segments generate spontaneous, rhythmic contractions known as Colonic Migrating Motor Complexes (CMMCs). A procedure to analyze the enteric neural regulation of CMMCs in ex vivo preparations of mouse colon is described. The colon is dissected from the animal and flushed to remove fecal content prior to being cannulated in an organ bath. Data is acquired via a video camera positioned above the organ bath and converted to high-resolution spatiotemporal maps via an in-house software package. Using this technique, baseline contractile patterns and pharmacological effects on ENS function in colon segments can be compared over 3-4 hr. In addition, propagation length and speed of CMMCs can be recorded as well as changes in gut diameter and contraction frequency. This technique is useful for characterizing gastrointestinal motility patterns in transgenic mouse models (and in other species including rat and guinea pig). In this way, pharmacologically induced changes in CMMCs are recorded in wild type mice and in the Neuroligin-3R451C mouse model of autism. Furthermore, this technique can be applied to other regions of the GI tract including the duodenum, jejunum and ileum and at different developmental ages in mice.

This article describes a video imaging technique and high-resolution spatiotemporal mapping to identify changes in the neural regulation of colonic motility in adult mice. Subtle effects on gastrointestinal (GI) function can be detected using this approach in isolated tissue preparations to advance our understanding of GI disease.

Video Görüntüleme ve Spatiotemporal Haritalar Fare Gastrointestinal Motilite Analiz

The enteric nervous system (ENS) plays an important role in regulating gastrointestinal (GI) motility and can function independently of the central ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific frequency and in turn modulate ongoing cortical oscillatory activity. This neurotool allows the establishment of a causal link between endogenous oscillatory activity and behavior. Most of the tACS studies have shown online effects of tACS. However, little is known about the underlying action mechanisms of this technique because of the AC-induced artifacts on Electroencephalography (EEG) signals. Here we show a unique approach to investigate online physiological frequency-specific effects of tACS of the primary motor cortex (M1) by using single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to probe cortical excitability changes. In our setup, the TMS coil is placed over the tACS electrode while Motor Evoked Potentials (MEPs) are collected to test the effects of the ongoing M1-tACS. So far, this approach has mainly been used to study the visual and motor systems. However, the current tACS-TMS setup can pave the way for future investigations of cognitive functions. Therefore, we provide a step-by-step manual and video guidelines for the procedure.

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) allows the modulation of cortical excitability in a frequency-specific fashion. Here we show a unique approach which combines online tACS with single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) in order to "probe" cortical excitability by means of Motor Evoked Potentials.

Transkraniyal manyetik stimülasyon ile transkranyal alternatif akım stimülasyon Online kombine yaklaşım tarafından birincil Motor korteks üzerinde etkileri

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in humans is transcranial direct current stimulation (tDCS). Less frequently, transcranial alternating current stimulation (tACS) or transcranial random noise stimulation (tRNS), a specific form of tACS using an electrical current applied randomly within a pre-defined frequency range, is used. The increase of noninvasive electrical brain stimulation research in humans, both for experimental and clinical purposes, has yielded an increased need for basic, mechanistic, safety studies in animals. This article describes a model for transcranial electrical brain stimulation (tES) through the intact skull targeting the motor system in alert rodents. The protocol provides step-by-step instructions for the surgical set-up of a permanent epicranial electrode socket combined with an implanted counter electrode on the chest. By placing a stimulation electrode into the epicranial socket, different electrical stimulation types, comparable to tDCS, tACS, and tRNS in humans, can be delivered. Moreover, the practical steps for tES in alert rodents are introduced. The applied current density, stimulation duration, and stimulation type may be chosen depending on the experimental needs. The caveats, advantages, and disadvantages of this set-up are discussed, as well as safety and tolerability aspects.

This protocol describes a surgical set-up for a permanent epicranial electrode socket and an implanted chest electrode in rodents. By placing a second electrode into the socket, different types of transcranial electrical brain stimulation can be delivered to the motor system in alert animals through the intact skull.

Transkraniyal elektrik beyin stimülasyonu uyarı Rodents

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a closed-loop event-triggered manner. Although many studies are focusing on the possible benefits and side-effects of TES in healthy and pathologic brains, there are still many fundamental open questions regarding the mechanism of action of the stimulation. Therefore, there is a clear need for a robust and reproducible method to test the acute and the chronic effects of TES in rodents. TES can be combined with regular behavioral, electrophysiological, and imaging techniques to investigate neuronal networks in vivo. The implantation of transcranial stimulation electrodes does not impose extra constraints on the experimental design while it offers a versatile, flexible tool to manipulate brain activity. Here we provide a detailed, step-by-step protocol to fabricate and implant transcranial stimulation electrodes to influence brain activity in a temporally constrained manner for months.

This detailed protocol describes transcranial stimulation electrode placement on the temporal bone in order to investigate the short- and long-term effects of transcranial electrical stimulation in freely moving rats.

Kronik Transkraniyal elektriksel stimülasyon ve Sıçanlarda Intracortical kayıt

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Auditory Brainstem Response and Outer Hair Cell Whole-cell Patch Clamp Recording in Postnatal Rats

The outer hair cell is one of the two types of sensory hair cells in the mammalian cochlea. They alter their cell length with the receptor potential to amplify the weak vibration of low-level sound signal. The morphology and electrophysiological property of outer hair cells (OHCs) develop in early postnatal ages. The maturation of outer hair cell may contribute to the development of the auditory system. However, the process of OHCs development is not well studied. This is partly because of the difficulty to measure their function by an electrophysiological approach. With the purpose of developing a simple method to address the above issue, here we describe a step-by-step protocol to study the function of OHCs in acutely dissociated cochlea from postnatal rats. With this method, we can evaluate the cochlear response to pure tone stimuli and examine the expression level and function of the motor protein prestin in OHCs. This method can also be used to investigate the inner hair cells (IHCs).

This protocol describes methods to record the auditory brainstem response from postnatal rat pups. To examine the functional development of outer hair cells, the experimental procedure of whole-cell patch clamp recording in isolated outer hair cells is described step-by-step.

İşitsel Beyin Sapı Davranım Odyometrisi ve dış saç hücre bütün hücreli yama kelepçe kayıt Doğum sonrası sıçanlarda

The outer hair cell is one of the two types of sensory hair cells in the mammalian cochlea. They alter their cell length with the receptor potential to ...