CIBC dostluk (JA) ve NSERC hibe (RZ). Biz kızılötesi kamera ile ilgili yaptığı yardım Roch M. Comeau (Brainsight), MR uyumlu izci ve diğer donanım desteği için minnettarız. Biz de bobin tutucu için multi-eklemli kol tasarlanmış ve video olarak görüntülenir bazı rakamlar verilmiştir Brian Hynes (Hybex Innovations Inc) müteşekkiriz. Ve bize deney tasarımı optimize yardımcı Montreal Nöroloji Enstitüsü&#39;nden McConnell Beyin Görüntüleme Merkezi tüm MR teknisyenleri ve M. Ferreira için özel teşekkürler.

Protokol iki günlük bir oturum (ille ardışık) ayrılmıştır. İlk gün bir anatomik ve alanları TMS ile hedeflenmesi gereken her katılımcı için tanımlamak için bir fonksiyonel MR taramaları ile oluşan fMRI Localizer oluşur. İkinci gün fMRI oturumlarda oluşur ön ve TMS özel MR uyumlu TMS bobini (Magstim Ltd, Galler, İngiltere) ve çerçevesiz stereotaktik sistemi (Brainsight) kullanarak tarayıcı içine uygulanır post-TMS. Ikincisi Her bir katılımcının anatomik ve fonksiyonel veri göre kortekste ilişkin gerçek zamanlı TMS bobin içinde konumlandırmak için kullanılır. 1. Localizer Oturum <ul><li> Sizin katılımcı yüksek çözünürlüklü anatomik görüntü elde ile başlayın. </li><li> Sonra, herhangi bir BOLD etkisi veya MRI tarama gürültü 14,15 nedeniyle işitsel maskeleme en aza indirmek için bir degrade eko EPI darbe ve seyrek örnekleme paradigma ile fonksiyonel görüntüler elde. Bizim durumumuzda, fMRI d yapılırKatılımcılar iki ardışık 5-not melodi aynı ya da farklı 2,16 olup olmadığını belirlemek için sahip olduğu bir melodi görev uring. Bir ayrımcılık işitsel denetim görevi de denekler beş notlar iki eşit uzunlukta desenler, C5 aynı perdede tüm duymak ve ikinci uyaranı takiben sol tuşuna tıklayın talimatı olduğu, dahildir. Sessizlik dönemleri de her vadede görev denemeler arasında rastgele yerleştirilir. 12 dk 16 sn olmak üzere toplam süresi için, melodi ayrımcılık, 24 işitme kontrol denemeleri ve sessizlik 24 dönemlerinin 24 duruşmaları: Toplamda, 72 çalışma randomize bir şekilde sunulmuştur. </li><li> Anatomik ve / veya fonksiyonel simgesel kullanarak uyarımı sitesi tanımlayın. Bir TMS çünkü derinlemesine elektrik alan gücü zayıflatma uyarılması sitenin derinliğine göre sınırlı olduğunu farkında olmak zorunda, ve 3 cm 6,17 daha derin bölgelere ulaşmak için bekleyemeyiz. Önemli bir adım her bölümü için işaretlerini benzerliklerine kullanmaktırÇünkü katılımcılar arasında anatomi ve fonksiyon farklılıkları zor olabilir icipant. Burada, anatomik ve fonksiyonel görülecek her ikisini de kullanarak bulunduğu her katılımcının Heschl en girus, hedef. Biz Harvard-Oxford yapısal atlaslar (tarafından sağlanan Heschl en girus maskeler kullanın <a href="http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html" target="_blank">http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html</a> ) ve TMS hedef tepe tarafından ayrı ayrı tanımlanır Heschl en girus 2 içinde aktivasyon. Buna ek olarak, aynı zamanda, akustik ve somatosensoriyel eşya olarak TMS spesifik olmayan etkileri kontrol etmek için bir kontrol alanı olarak kullanılır tepe pozisyonu tanımlar. Vertex inion ve burun köprüsü arasında bir nokta yarıda olarak anatomik tanımlanan ve sağ ve sol intertragal çentikleri paralellerin edilir. Stimülasyon site sıralaması (örn. Heschl en girus veya tepe) arasında gevşetilebilirbireyler. </li></ul> 2. Öncesi ve Sonrası TMS fMRI Deneyi Pre-TMS fMRI oturumu <ul><li> Tarayıcıyı doğrudan gitmek için katılımcı hazırlayın. Bu metal kaldırma ve TMS ve MR tarama formu doldurarak içerir. </li><li> Anatomik ve fonksiyonel taramaları (Localizer oturumda yürütülen bir aynıdır, bakınız bölüm 1) ile MR edinimi başlatın. </li></ul> MRI ortamında Çerçevesiz stereotaksi ve TMS Çerçevesiz stereotaksi sistemi, kızılötesi kamera (Polaris Spectra), kayıt prosedürü ve bir bilgisayar için kullanılan bazı araçlar ve izci (Brainsight) oluşmaktadır. Bilgisayarınızın tarayıcı oda dışında bulunan, ancak tarayıcının oda girişinde konumlandırılmış ve tarayıcı kapağını TMS uygulaması sırasında açılan tutulur edilir. Aletler ve iz MR uyumlu yanı sıra, kızılötesi kamera destek üçayak (ev yapımı) ve incierefore tarayıcı oda içinde kullanılır. Kızılötesi kamera MR-uyumlu değildir ve bu nedenle tarayıcı yatağına yaklaşık iki metre tarayıcı kapı yakınındaki tarayıcı odası, (güvenlik prosedürü için tartışmaya bakınız) içine yerleştirilir. TMS stimülatör sistemi MRI tarayıcı odasına bitişik bir oda yer almaktadır. Biz tarayıcının oda içinde bulunan ve bir RF filtre tüp aracılığıyla bir 7-m kablo ile TMS sistemine bağlı bir MR uyumlu TMS bobin kullanın. <ul><li> Stereotaktik yazılım paketi (örneğin Brainsight) içine katılımcının anatomik ve fonksiyonel görüntüler ve stimülasyon hedefleri yükleyin. Burada, sağ Heschl en girus hedeflemesi olacaktır. </li><li> Önceden TMS fMRI satın alınmasından sonra, 32 kanallı kafa bobini (Siemens 3T tarayıcı ve 32 kanallı kafa bobini yapılandırması kullanıyorsanız) üst MR kafa bobini parçası kaldırın. </li><li> Sonra, tarayıcı yatağı üzerindeki katılımcının aşağı doğru kaydırın. </li><li> Particip üzerinde kafa bandı ve izci grubu Fixkarınca başını. </li><li> Tarayıcı yatağına çok eklemli kol takın ve kolu üzerine MR uyumlu TMS bobini düzeltmek. </li><li> Tüm izci ve bobin kameranın görüş alanında olduğunu doğrulayın. Burada, kameranın biraz sağ hemisfer hedeflerken bobin yerinden daha kolay bir izleme etkinleştirmek için katılımcının sağ tarafına taşınır. </li><li> Stereotaksi araçları (yani işaretçi aracı) ile konu kafasını kalibre. Bu anatomik veriler üzerinde aynı yerler ile katılımcının kafası (burun, nasion ile her iki kulağın tragus ucu bizim durumumuzda gibi) üzerinde çeşitli yerlerinden coregistering tarafından yapılır. Bu yordam, iki deneyciler birinin katılımcı kafasına işaretçi aracını yerleştirmek için katılımcının kafasına çok yakın, gerekli ve tarayıcı odanın girişinde başka bir deneyci bilgisayarda kaydı gerçekleştirmek için. </li><li> T teğet MR uyumlu TMS bobini konumlandırıno kafa derisi, ve bobin izci kızılötesi kamera yönelik. Bobin orta hat 2 için geriye doğru ve paralel işaret bobin kulplu aydınlatmaktadır. Multi-eklemli kol vidaları kullanarak bobin konumunu saptamak. </li><li> MRI tarayıcı bitişik odada, TMS sistemi açmak ve stimülasyon başlar. TMS 40&#39;lı için 5Hz tekrarlanır 50Hz az 3 bakliyat oluşan desenli protokolü, yani sürekli teta burst stimülasyon (CTBS), ardından uygulanır. Bu stimülatör çıktı 18,19 tarafından tanımlanan sabit bir uyarım yoğunluk (% 41) kullanılır. O (güvenlik prosedürü için tartışma bölümüne bakınız), sağlıklı halkların 20 stimülasyon kesilmesinden sonra 30 dk süreyle kortikal plastisite kadar modüle gösterilmiştir Biz bu protokolü seçtik. </li></ul> Post-TMS fMRI oturumu <ul><li> Bir kez stimülasyon tamamlandığında, bunu en kısa sürede tarayıcı içine konu geri almak için önemlidir. T çıkarınMS Tarayıcı odadan bobin ve çok eklemli kolu kaldırın. MR kafa bobini içine katılımcının kafasını geriye doğru kaydırın. Tarayıcınızı hazırlanan ve gitmek için hazır olduğundan emin olun. Bizim tavsiyemiz bütün TMS oturumu sırasında gündeme vücut platformu tutmak ve en az yerelleştirici taramalarının sayısını ve süresini azaltmak. </li><li> RTMU etkileri geçici olduğundan, nihai tarama oturumu fonksiyonel taraması ile başlamalıdır. Yine, melodi görevin 12 dakikalık çalışma sırasında fMRI yürütülmüştür. </li><li> Son tarama işlemi tamamlandıktan sonra, anatomik bir tarama ile bitiriyoruz. </li></ul> 3. Temsilcisi Sonuçlar FMRI veri analizi pre-ve post-TMS fMRG oturum her ikisi için ayrı ayrı gerçekleştirilmektedir. Her fMRI oturumu için (yani, öncesi ve sonrası-TMS), melodiler ve işitsel kontrol görevi arasındaki kontrast sol ve sağ Heschl en girus, süperior temporal girus, inferior frontal girus ve precen görev ile ilgili faaliyet göstermektedirmerkezî girus (Şekil 1 A, B). Öncesi ve sonrası-TMS fMRI oturumları arasındaki farkları değerlendirmek için, Öğrenci eşleştirilmiş t-testi kullanılarak rasgele bir etki analizi yapmak. Anlamlılık az&gt; 2 eşik ve p bir düzeltilmiş küme eşik = 0.05 ile tanımlanır kümeleri kullanılarak tespit edilir. Şekil 1 C, tek bir katılımcı için kontrast sonrası eksi ön CTBS temsil eder. Veri doğru Heschl en girus (siyah daire) hedefleme CTBS sol Heschl en girus dahil kontralateral (sol) işitsel korteks fMRI yanıt olarak bir artış, uyardığını göstermektedir. FMRI yanıt değişiklikler de sol presentral girus bulunur, insula bıraktı ve lateral oksipital kortekste bilateral. Bununla birlikte, fMRI yanıt olarak anlamlı bir değişiklik bobin altında görülür. Buna ek olarak, benzer kombine TMS-fMRI protokolü verteks (kontrol sitesi) uyarmak için tekrarlanır. Verteks üzerine uygulanan CTBS ile pre-ve post-fMRI oturumları Karşılaştırılması herhangi significa gelmedint etkisi (veriler gösterilmemiştir). <img src="/files/ftp_upload/3985/3985fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Şekil 1. Ayrı ön TMS f MRI veri (A), post-TMS f MRI veri (B), ve post-eksi ön TMS f MRI veri (C) analizi. Önceden TMS fMRI oturumu (A) ve post-TMS fMRI oturumu (B) tek bir katılımcı için kontrast melodi ayrımcılık eksi işitsel kontrol denemeleri A. Sonuçları. Soldan sağa: koronal ve sagital manzarası. Her iki (A) ve (B), TMS bobin bulunan doğru Heschl en girus (siyah daire) hedefleme x = 54, y = -13, z = 1 (MNI152 standart alanı). Hem öncesi ve sonrası-TMS fMRI oturumları için koordinatlarda görüntülenir x = -54, y = -13, z stimülasyon sitesi (yani sağ Heschl en girus, sol hemisfer değişiklikleri göstermek için = 1 (MNI152 standart boşluk) ). C. kontrast Sonuçlar Student eşleştirilmiş t-testi kullanılarak post-eksi öncesi TMS fMRI oturumları.

Çıkar çatışması ilan etti.

Biz çevrimdışı TMS ve işitsel korteks fonksiyonel organizasyon araştırmak için fMRI birleştiren bir protokol açıklar. Sonraki bölümlerde, bu tür bir yaklaşım yaparken metodolojik faktörleri dikkate tartışacağız. Post-TMS fMRI oturum için Toplama ve zamanlama Taramaları edinimi Sipariş ve pre-ve post-TMS fMRI seans counterbalancing Bu iki fonksiyonel taramaları arasında sağlam bir kaydı almak için TMS...

<table border="1"><tbody><tr><td> Malzeme Adı </td><td> Tip </td><td> Şirket </td></tr><tr><td> Transkraniyal manyetik stimülasyon </td><td> Magstim süper Rapid2 uyarıcı, Rapid-2 Plus One Modülü </td><td> Magstim Ltd, Galler, İngiltere </td></tr><tr><td> Manyetik stimülasyon Bobin </td><td> MRI uyumlu 70 mm şek-sekiz-coil </td><td> Magstim Ltd, Galler, İngiltere </td></tr><tr><td> Manyetik rezonans görüntüleme </td><td> 3-T Siemens Trio tarayıcı, 32 kanallı Başkanı Rulo </td><td> Siemens, Inc, Almanya </td></tr><tr><td> Çerçevesiz stereotaksi </td><td> Brainsight </td><td> Rogue Research Inc, Montreal, Kanada </td></tr><tr><td> Optik ölçüm sistemi </td><td> Polaris Spectra </td><td> Kuzey Digital Inc, Ontario, Kanada </td></tr><tr><td> Bobin tutucu için Multi-eklemli kol </td><td> Standart </td><td> Hybex innovatiyonları Inc, Anjou, Kanada </td></tr><tr><td> MRI Uyumlu Ekle Kulaklıklar </td><td> Sensimetrics, Model S14 </td><td> Sensimetrics Corporation, MA, USA </td></tr></tbody></table>

mapping the after-effects of theta burst stimulation on the human auditory cortex with functional imaging

İşitsel korteks konuşma veya müzik ile ilgili işleme 1 temelinde olan ses işleme ile ilgilidir. Ancak, kayda değer yeni gelişmelere rağmen, insan işitme korteksinin fonksiyonel özellikleri ve lateralizasyon kadar tam olarak anlaşılmış olmaktan vardır. Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) geçici veya lastingly lokalize manyetik alan bakliyat uygulaması ile kortikal uyarılma modüle bir non-invaziv bir tekniktir ve plastisite ve bağlantı keşfetmek benzersiz bir yöntemi temsil eder. Sadece son zamanlarda işitsel kortikal fonksiyon 2 anlamak için uygulanacak başlamıştır. TMS kullanarak önemli bir konu stimülasyon fizyolojik sonuçlarını kurmak zor olmasıdır. Birçok TMS çalışmaları bobin hedeflediği alandaki etkilenen alanda olduğunu örtük varsayım yapmak olsa da, bu özellikle karmaşık bilişsel fonksiyonlar için, WHI durumda olması gerekmezch birçok beyin bölgelerinde 3 genelinde etkileşimleri bağlıdır. Bu soruna bir çözüm fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ile TMS birleştirmektir. Burada fikir fMRI TMS ile bağlantılı beyindeki aktivite değişikliklerini bir dizin sağlayacak olmasıdır. Böylece, fMRI alanları TMS ve nasıl onlar 4 modüle etkilenen hangi değerlendirmenin bağımsız bir araç verecek. Buna ek olarak, fMRI uzak bölgeler arasındaki zamansal kaplin bir göstergesidir fonksiyonel bağlantısı, değerlendirmesini sağlar. Böylece işlevsel bağlantıda herhangi gözlenen değişiklikler yolu ile verilen konumlarda TMS ile indüklenen net modülasyon aktivitesi, aynı zamanda ağ özellikleri TMS etkilenen için derecesini ölçmek için yararlı sadece olabilir. Farklı yaklaşımlar yöntemleri zamansal sırasına göre TMS ve fonksiyonel görüntüleme birleştirmek için vardır. Fonksiyonel MRI sonrasında, öncesinde, sırasında uygulanan, ya da TMS önce hem de sonra alınabilir. GeçenlerdeBazı çalışmalarda, 5-7 TMS ile indüklenen fonksiyonel değişiklikler online haritalama sağlamak için TMS ve fMRI içiçe. Ancak, bu online kombinasyonu tarayıcı odasında TMS bobini veya MR görüntü oluşumu süreci üzerinde TMS nabızları etkilerinin varlığından kaynaklanan statik eserler de dahil olmak üzere birçok teknik sorunlar vardır. Ama daha da önemlisi, yüksek akustik gürültü TMS (çünkü tarayıcı delgi rezonans standart kullanımı ile karşılaştırıldığında artış) ve artan TMS bobin titreşimleri (MR tarayıcının statik manyetik alan nedeniyle güçlü mekanik kuvvetler nedeniyle) ile indüklenen işitsel işleme çalışılırken önemli bir sorun teşkil etmektedir. Bu fMRI çalışmada TMS öncesi ve sonrasında yürütülen bir nedeni de budur. Benzer yaklaşımlar motor korteks 8,9, premotor korteks 10, primer somatosensoriyel korteks 11,12 ve dil ile ilgili alanlarda 13 hedeflemek için kullanılmıştır, Ama şimdiye kadar hiç birlikte TMS-fMRI çalışması işitsel korteks araştırmıştır. Bu makalenin amacı başarıyla işitsel işleme araştırmak için bu iki sinirbilimsel araçları birleştirmek için gerekli protokol ve düşünceler ile ilgili detaylar sağlamaktır. Daha önce biz gösterdi ki bir melodi ayrımcılık Görev 2&#39;de işitsel korteks modülasyonlu tepki süresi (RT) üzerine uygulanan yüksek ve alçak frekanslar (sırasıyla 10 Hz ve 1 Hz) tekrarlayan TMS (TMU). Biz de RT modülasyonu fMRI kullanarak işitsel ağ fonksiyonel bağlantısı ile değerlendirildi korele olduğu tespit edildi: görev performans sırasında sol ve sağ işitsel korteks arasındaki yüksek fonksiyonel bağlantısı, facilitatory etkisi (yani RT azalma) rTMU ile gözlenen yüksek. FMRI rTMU önce yapıldı Ancak bu bulgular, özellikle korelasyon vardı. Burada, fMRI önce yapıldı ve hemen TMS sonra doğrudan önlem sağlamakişitsel korteks fonksiyonel organizasyonu, ve daha özel olarak TMS tarafından sağlanan sinir müdahale sonrasında meydana gelen işitsel sinir ağı plastik yeniden düzenlenmesi. Kombine fMRI ve işitsel korteks üzerinde uygulanan TMS TMS fonksiyonel etkileri hakkında fizyolojik bilgi veren, işitsel işleme beyin mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasına imkan vermelidir. Bu bilgi, pek çok bilişsel nöroloji uygulama için, hem de özellikle işitme ile bağlantılı bozukluklar içinde, TMS ve terapötik uygulamalarda optimize etmek için yararlı olabilir.

Watch this Scientific Journal Video about Mapping the After-effects of Theta Burst Stimulation on the Human Auditory Cortex with Functional Imaging at JoVE.com

Mapping the After-effects of Theta Burst Stimulation on the Human Auditory Cortex with Functional Imaging

İşitsel işleme konuşma ve müzikle ilgili işleme temelidir. Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) bilişsel, duyusal ve motor sistemleri incelemek için başarıyla kullanılmaktadır ancak nadiren seçmelere uygulanmıştır. Burada işitsel korteksinin fonksiyonel organizasyon anlamak için fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme ile birlikte TMS araştırıldı.

Theta sonrası etkileri Haritalama Fonksiyonel Görüntüleme ile İnsan İşitsel korteks üzerine Stimülasyon Burst

Auditory cortex pertains to the processing of sound, which is at the basis of speech or music-related processing1. However, despite considerable recent ...

mapping-after-effects-theta-burst-stimulation-on-human-auditory

Research

JoVE Journal

Biology

13.7K Görüntüleme.  McGill University. İşitsel işleme konuşma ve müzikle ilgili işleme temelidir. Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) bilişsel, duyusal ve motor sistemleri incelemek için başarıyla kullanılmaktadır ancak nadiren seçmelere uygulanmıştır. Burada işitsel korteksinin fonksiyonel organizasyon anlamak için fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme ile birlikte TMS araştırıldı.

Video: Mapping the After-effects of Theta Burst Stimulation on the Human Auditory Cortex with Functional Imaging

Labeling hESCs and hMSCs with Iron Oxide Nanoparticles for Non-Invasive in vivo Tracking with MR Imaging

In recent years, stem cell research has led to a better understanding of developmental biology, various diseases and its potential impact on regenerative medicine. A non-invasive method to monitor the transplanted stem cells repeatedly in vivo would greatly enhance our ability to understand the mechanisms that control stem cell death and identify trophic factors and signaling pathways that improve stem cell engraftment. MR imaging has been proven to be an effective tool for the in vivo depiction of stem cells with near microscopic anatomical resolution. In order to detect stem cells with MR, the cells have to be labeled with cell specific MR contrast agents. For this purpose, iron oxide nanoparticles, such as superparamagnetic iron oxide particles (SPIO), are applied, because of their high sensitivity for cell detection and their excellent biocompatibility. SPIO particles are composed of an iron oxide core and a dextran, carboxydextran or starch coat, and function by creating local field inhomogeneities, that cause a decreased signal on T2-weighted MR images. This presentation will demonstrate techniques for labeling of stem cells with clinically applicable MR contrast agents for subsequent non-invasive in vivo tracking of the labeled cells with MR imaging.

For the evaluation of new stem cell therapies it is important to non-invasively track the injected cells in vivo. This video will show you how to label human mesenchymal and embryonic stem cells with iron oxide based contrast agents in vivo for subsequent MR imaging in vivo.

Demir Oksit hESC ve hMSCs Etiketleme MR Görüntüleme in vivo Takip Non-Invasive Nanopartiküller

In recent years, stem cell research has led to a better understanding of developmental biology, various diseases and its potential impact on regenerative ...

Biyoloji

Labeling Stem Cells with Fluorescent Dyes for non-invasive Detection with Optical Imaging

Optical imaging (OI) is an easy, fast and inexpensive tool for in vivo monitoring of new stem cell based therapies. The technique is based on ex vivo labeling of stem cells with a fluorescent dye, subsequent intravenous injection of the labeled cells and visualization of their accumulation in specific target organs or pathologies. The presented technique demonstrates how we label human mesenchymal stem cells (hMSC) by simple incubation with the lipophilic fluorescent dye DiD (C67H103CIN2O3S) and how we label human embryonic stem cells (hESC) with the FDA approved fluorescent dye Indocyanine Green (ICG). The uptake mechanism is via adherence and diffusion of the lypophilic dye across the phospholipid cell membrane bilayer. The labeling efficiency is usually improved if the cells are incubated with the dye in serum-free media as opposed to incubation in serum-containing media. Furthermore, the addition of the transfection agent Protamine Sulfate significantly improves contrast agent uptake.

This video shows techniques for labeling of human embryonic stem cells and mesenchymal stem cells with fluorescent dyes. This technique can be used for an in vivo tracking of transplanted stem cells with optical imaging and for histopathological correlations with fluorescence microscopy.

Optik Görüntüleme ile non-invaziv Algılama için Floresan Boyalar Kök Hücreler Etiketleme

Optical imaging (OI) is an easy, fast and inexpensive tool for in vivo monitoring of new stem cell based therapies. The technique is based on ex vivo ...

Functional Imaging with Reinforcement, Eyetracking, and Physiological Monitoring

We use functional brain imaging (fMRI) to study neural circuits that underlie decision-making.  To understand how outcomes affect decision processes, simple perceptual tasks are combined with appetitive and aversive reinforcement.  However, the use of reinforcers such as juice and airpuffs can create challenges for fMRI.  Reinforcer delivery can cause head movement, which creates artifacts in the fMRI signal.  Reinforcement can also lead to changes in heart rate and respiration that are mediated by autonomic pathways.  Changes in heart rate and respiration can directly affect the fMRI (BOLD) signal in the brain and can be confounded with signal changes that are due to neural activity.  In this presentation, we demonstrate methods for administering reinforcers in a controlled manner, for stabilizing the head, and for measuring pulse and respiration.

This presentation demonstrates the use of fMRI to study neural circuits that underlie decision-making. Simple perceptual tasks are combined with appetitive and aversive reinforcements to investigate how outcomes affect decision processes.

Takviye, Eyetracking ve Fizyolojik İzleme Fonksiyonel Görüntüleme

We use functional brain imaging (fMRI) to study neural circuits that underlie decision-making.  To understand how outcomes affect decision processes, ...

Electron Spin Resonance Micro-imaging of Live Species for Oxygen Mapping

This protocol describes an electron spin resonance (ESR) micro-imaging method for three-dimensional mapping of oxygen levels in the immediate environment of live cells with micron-scale resolution1. Oxygen is one of the most important molecules in the cycle of life. It serves as the terminal electron acceptor of oxidative phosphorylation in the mitochondria and is used in the production of reactive oxygen species. Measurements of oxygen are important for the study of mitochondrial and metabolic functions, signaling pathways, effects of various stimuli, membrane permeability, and disease differentiation. Oxygen consumption is therefore an informative marker of cellular metabolism, which is broadly applicable to various biological systems from mitochondria to cells to whole organisms. Due to its importance, many methods have been developed for the measurements of oxygen in live systems. Current attempts to provide high-resolution oxygen imaging are based mainly on optical fluorescence and phosphorescence methods that fail to provide satisfactory results as they employ probes with high photo-toxicity and low oxygen sensitivity. ESR, which measures the signal from exogenous paramagnetic probes in the sample, is known to provide very accurate measurements of oxygen concentration. In a typical case, ESR measurements map the probe's lineshape broadening and/or relaxation-time shortening that are linked directly to the local oxygen concentration. (Oxygen is paramagnetic; therefore, when colliding with the exogenous paramagnetic probe, it shortness its relaxation times.) Traditionally, these types of experiments are carried out with low resolution, millimeter-scale ESR for small animals imaging. Here we show how ESR imaging can also be carried out in the micron-scale for the examination of small live samples. ESR micro-imaging is a relatively new methodology that enables the acquisition of spatially-resolved ESR signals with a resolution approaching 1 micron at room temperature2. The main aim of this protocol-paper is to show how this new method, along with newly developed oxygen-sensitive probes, can be applied to the mapping of oxygen levels in small live samples. A spatial resolution of ~30 x 30 x 100 &mu;m is demonstrated, with near-micromolar oxygen concentration sensitivity and sub-femtomole absolute oxygen sensitivity per voxel. The use of ESR micro-imaging for oxygen mapping near cells complements the currently available techniques based on micro-electrodes or fluorescence/phosphorescence. Furthermore, with the proper paramagnetic probe, it will also be readily applicable for intracellular oxygen micro-imaging, a capability which other methods find very difficult to achieve.

This protocol describes a method for micron-scale three-dimensional imaging of oxygen concentration in the immediate environment of live cells by electron spin resonance microscopy.

Elektron Spin Rezonans Oksijen Haritalama için Canlı Türlerinin Micro-görüntüleme

This protocol describes an electron spin resonance (ESR) micro-imaging method for three-dimensional mapping of oxygen levels in the immediate environment ...

An Allele-specific Gene Expression Assay to Test the Functional Basis of Genetic Associations

The number of significant genetic associations with common complex traits is constantly increasing. However, most of these associations have not been understood at molecular level. One of the mechanisms mediating the effect of DNA variants on phenotypes is gene expression, which has been shown to be particularly relevant for complex traits1.
This method tests in a cellular context the effect of specific DNA sequences on gene expression. The principle is to measure the relative abundance of transcripts arising from the two alleles of a gene, analysing cells which carry one copy of the DNA sequences associated with disease (the risk variants)2,3. Therefore, the cells used for this method should meet two fundamental genotypic requirements: they have to be heterozygous both for DNA risk variants and for DNA markers, typically coding polymorphisms, which can distinguish transcripts based on their chromosomal origin (Figure 1). DNA risk variants and DNA markers do not need to have the same allele frequency but the phase (haplotypic) relationship of the genetic markers needs to be understood. It is also important to choose cell types which express the gene of interest. This protocol refers specifically to the procedure adopted to extract nucleic acids from fibroblasts but the method is equally applicable to other cells types including primary cells.
DNA and RNA are extracted from the selected cell lines and cDNA is generated. DNA and cDNA are analysed with a primer extension assay, designed to target the coding DNA markers4. The primer extension assay is carried out using the MassARRAY (Sequenom)5 platform according to the manufacturer's specifications. Primer extension products are then analysed by matrix-assisted laser desorption/ionization time of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF/MS). Because the selected markers are heterozygous they will generate two peaks on the MS profiles. The area of each peak is proportional to the transcript abundance and can be measured with a function of the MassARRAY Typer software to generate an allelic ratio (allele 1: allele 2) calculation. The allelic ratio obtained for cDNA is normalized using that measured from genomic DNA, where the allelic ratio is expected to be 1:1 to correct for technical artifacts. Markers with a normalised allelic ratio significantly different to 1 indicate that the amount of transcript generated from the two chromosomes in the same cell is different, suggesting that the DNA variants associated with the phenotype have an effect on gene expression. Experimental controls should be used to confirm the results.

Genetic associations often remain unexplained at a functional level. This method aims to assess the effect of phenotype-associated genetic markers on gene expression by analyzing cells heterozygous for transcribed SNPs. The technology allows accurate measurement by MALDI-TOF mass spectrometry to quantify allele-specific primer extension products.

Genetik Dernekleri Fonksiyonel Dayanak Test bir Allel özel Gen İfadesi Testi

The number of significant genetic associations with common complex traits is constantly increasing. However, most of these associations have not been ...

Functional Imaging of Brown Fat in Mice with 18F-FDG micro-PET/CT

Brown adipose tissue (BAT) differs from white adipose tissue (WAT) by its discrete location and a brown-red color due to rich vascularization and high density of mitochondria. BAT plays a major role in energy expenditure and non-shivering thermogenesis in newborn mammals as well as the adults 1. BAT-mediated thermogenesis is highly regulated by the sympathetic nervous system, predominantly via &beta; adrenergic receptor 2, 3. Recent studies have shown that BAT activities in human adults are negatively correlated with body mass index (BMI) and other diabetic parameters 4-6. BAT has thus been proposed as a potential target for anti-obesity/anti-diabetes therapy focusing on modulation of energy balance 6-8. While several cold challenge-based positron emission tomography (PET) methods are established for detecting human BAT 9-13, there is essentially no standardized protocol for imaging and quantification of BAT in small animal models such as mice. Here we describe a robust PET/CT imaging method for functional assessment of BAT in mice. Briefly, adult C57BL/6J mice were cold treated under fasting conditions for a duration of 4 hours before they received one dose of 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG). The mice were remained in the cold for one additional hour post FDG injection, and then scanned with a small animal-dedicated micro-PET/CT system. The acquired PET images were co-registered with the CT images for anatomical references and analyzed for FDG uptake in the interscapular BAT area to present BAT activity. This standardized cold-treatment and imaging protocol has been validated through testing BAT activities during pharmacological interventions, for example, the suppressed BAT activation by the treatment of &beta;-adrenoceptor antagonist propranolol 14, 15, or the enhanced BAT activation by &beta;3 agonist BRL37344 16. The method described here can be applied to screen for drugs/compounds that modulate BAT activity, or to identify genes/pathways that are involved in BAT development and regulation in various preclinical and basic studies.

Functional Imaging of Brown Fat in Mice with 18F-FDG micro-PET/CT

A method of functional imaging of mouse brown adipose tissue (BAT) is described in which cold-stimulated uptake of 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) in BAT is non-invasively assessed with a standardized micro-PET/CT protocol. This method is robust and sensitive to detect differences in BAT activities in mouse models.

FDG micro-PET/CT ile Fare Brown Fat Fonksiyonel Görüntüleme

Brown adipose tissue (BAT) differs from white adipose  tissue (WAT) by its discrete location and a brown-red color due to rich  vascularization and high ...

Method for the Assessment of Effects of a Range of Wavelengths and Intensities of Red/near-infrared Light Therapy on Oxidative Stress In Vitro

Red/near-infrared light therapy (R/NIR-LT), delivered by laser or light emitting diode (LED), improves functional and morphological outcomes in a range of central nervous system injuries in vivo, possibly by reducing oxidative stress. However, effects of R/NIR-LT on oxidative stress have been shown to vary depending on wavelength or intensity of irradiation. Studies comparing treatment parameters are lacking, due to absence of commercially available devices that deliver multiple wavelengths or intensities, suitable for high through-put in vitro optimization studies. This protocol describes a technique for delivery of light at a range of wavelengths and intensities to optimize therapeutic doses required for a given injury model. We hypothesized that a method of delivering light, in which wavelength and intensity parameters could easily be altered, could facilitate determination of an optimal dose of R/NIR-LT for reducing reactive oxygen species (ROS) in vitro.
Non-coherent Xenon light was filtered through narrow-band interference filters to deliver varying wavelengths (center wavelengths of 440, 550, 670 and 810nm) and fluences (8.5 x 10-3 to 3.8 x 10-1 J/cm2) of light to cultured cells. Light output from the apparatus was calibrated to emit therapeutically relevant, equal quantal doses of light at each wavelength. Reactive species were detected in glutamate stressed cells treated with the light, using DCFH-DA and H2O2 sensitive fluorescent dyes.&#160;
We successfully delivered light at a range of physiologically and therapeutically relevant wavelengths and intensities, to cultured cells exposed to glutamate as a model of CNS injury. While the fluences of R/NIR-LT used in the current study did not exert an effect on ROS generated by the cultured cells, the method of light delivery is applicable to other systems including isolated mitochondria or more physiologically relevant organotypic slice culture models, and could be used to assess effects on a range of outcome measures of oxidative metabolism.

Method for the Assessment of Effects of a Range of Wavelengths and Intensities of Red/near-infrared Light Therapy on Oxidative Stress In Vitro

Non-coherent Xenon light was passed through narrow-band interference and neutral density filters to deliver light of varying wavelength and intensity to cultured cells. This protocol was used to assess the effects of red/near-infrared light therapy on production of reactive species in vitro: no effects were observed using the tested parameters.

Dalga boyundaki ve Oksidatif Stres Kırmızı / yakın-kızılötesi ışık Terapisi şiddetler bir Range Etkilerinin Değerlendirilmesi için Yöntemi<em&gt; İn Vitro</em

Red/near-infrared light therapy (R/NIR-LT), delivered by laser or light emitting diode (LED), improves functional and morphological outcomes in a range of ...

Gap Junctional Intercellular Communication: A Functional Biomarker to Assess Adverse Effects of Toxicants and Toxins, and Health Benefits of Natural Products

This protocol describes a scalpel loading-fluorescent dye transfer (SL-DT) technique that measures intercellular communication through gap junction channels, which is a major intercellular process by which tissue homeostasis is maintained. Interruption of gap junctional intercellular communication (GJIC) by toxicants, toxins, drugs, etc. has been linked to numerous adverse health effects. Many genetic-based human diseases have been linked to mutations in gap junction genes. The SL-DT technique is a simple functional assay for the simultaneous assessment of GJIC in a large population of cells. The assay involves pre-loading cells with a fluorescent dye by briefly perturbing the cell membrane with a scalpel blade through a population of cells. The fluorescent dye is then allowed to traverse through gap junction channels to neighboring cells for a designated time. The assay is then terminated by the addition of formalin to the cells. The spread of the fluorescent dye through a population of cells is assessed with an epifluorescence microscope and the images are analyzed with any number of morphometric software packages that are available, including free software packages found on the public domain. This assay has also been adapted for in vivo studies using tissue slices from various organs from treated animals. Overall, the SL-DT assay can serve a broad range of in vitro pharmacological and toxicological needs, and can be potentially adapted for high throughput set-up systems with automated fluorescence microscopy imaging and analysis to elucidate more samples in a shorter time.

This protocol describes a scalpel loading-fluorescent dye transfer technique that measures intercellular communication through gap junction channels. Gap junctional intercellular communication is a major cellular process by which tissue homeostasis is maintained and disruption of this cell signaling has adverse health effects.

Gap Junctional Hücreler arası iletişim: Doğal Ürünler Toksikantların ve Toksinler Yan Etkileri değerlendirmek için Fonksiyonel Biyomarker ve Sağlık Faydaları

This protocol describes a scalpel loading-fluorescent dye transfer (SL-DT) technique that measures intercellular communication through gap junction ...

SA-&#946;-Galactosidase-Based Screening Assay for the Identification of Senotherapeutic Drugs

Cell senescence is one of the hallmarks of aging known to negatively influence a healthy lifespan. Drugs able to kill senescent cells specifically in cell culture, termed senolytics, can reduce the senescent cell burden in vivo and extend healthspan. Multiple classes of senolytics have been identified to date including HSP90 inhibitors, Bcl-2 family inhibitors, piperlongumine, a FOXO4 inhibitory peptide and the combination of Dasatinib/Quercetin. Detection of SA-&#946;-Gal at an increased lysosomal pH is one of the best characterized markers for the detection of senescent cells. Live cell measurements of senescence-associated &#946;-galactosidase (SA-&#946;-Gal) activity using the fluorescent substrate C12FDG in combination with the determination of the total cell number using a DNA intercalating Hoechst dye opens the possibility to screen for senotherapeutic drugs that either reduce overall SA-&#946;-Gal activity by killing of senescent cells (senolytics) or by suppressing SA-&#946;-Gal and other phenotypes of senescent cells (senomorphics). Use of a high content fluorescent image acquisition and analysis platform allows for the rapid, high throughput screening of drug libraries for effects on SA-&#946;-Gal, cell morphology and cell number.

SA-&amp;#946;-Galactosidase-Based Screening Assay for the Identification of Senotherapeutic Drugs

Cellular senescence is the key factor in the development of chronic age-related pathologies. Identification of therapeutics that target senescent cells show promise for extending healthy aging. Here, we present a novel assay to screen for the identification of senotherapeutics based on measurement of senescence associated &#946;-Galactosidase activity in single cells.

Senoterapötik Ilaçların tanımlanması için SA-β-Galactosidaz tabanlı tarama tahlili

Cell senescence is one of the hallmarks of aging known to negatively influence a healthy lifespan. Drugs able to kill senescent cells specifically in cell ...

Application of Passive Head Motion to Generate Defined Accelerations at the Heads of Rodents

Exercise is widely recognized as effective for various diseases and physical disorders, including those related to brain dysfunction. However, molecular mechanisms behind the beneficial effects of exercise are poorly understood. Many physical workouts, particularly those classified as aerobic exercises such as jogging and walking, produce impulsive forces at the time of foot contact with the ground. Therefore, it was speculated that mechanical impact might be implicated in how exercise contributes to organismal homeostasis. For testing this hypothesis on the brain, a custom-designed ''passive head motion'' (hereafter referred to as PHM) system was developed that can generate vertical accelerations with controlled and defined magnitudes and modes and reproduce mechanical stimulation that might be applied to the heads of rodents during treadmill running at moderate velocities, a typical intervention to test the effects of exercise in animals. By using this system, it was demonstrated that PHM recapitulates the serotonin (5-hydroxytryptamine, hereafter referred to as 5-HT) receptor subtype 2A (5-HT2A) signaling in the prefrontal cortex (PFC) neurons of mice. This work provides detailed protocols for applying PHM and measuring its resultant mechanical accelerations at rodents' heads.

The present protocol describes a custom-designed ''passive head motion'' system, which reproduces mechanical accelerations at rodents' heads generated during their treadmill running at moderate velocities. It allows dissecting mechanical factors/elements from the beneficial effects of physical exercise.

Kemirgenlerin Kafalarında Tanımlanmış İvmelenmeler Oluşturmak için Pasif Kafa Hareketinin Uygulanması

Exercise is widely recognized as effective for various diseases and physical disorders, including those related to brain dysfunction. However, molecular ...