SN ve AGZ PON 01-01297 VIRTUALAB fonları tarafından desteklenmiştir.

Etik Bildirimi Duyusal uyaranlar nöronal aktivitenin tarafından nasıl temsil edildiğini incelemek için hayvanların kullanımı ve in vivo yaklaşım kullanımına karşı hiçbir alternatif yoktur. Bütün hayvanlar Bilimsel Araştırma (İtalyanca Biyoetik Komitesi, Araştırma Hayvanların Tedavisinde Hakkında Kanun Hükmünde Kararname, 27 Jan 1992, No 116) hayvan tedavisinde İtalyan ve Avrupa Yasaları boyunca tedavi edilmiştir. Deneyler yapılmıştır Ulusal Araştırma Konseyi, Birleşmiş Milletler Eğitim, Bilim ve Kültür Kuruluşları (UNESCO), Tıp Bilimleri Uluslararası Organizasyonlar Konseyi (adına Laboratuar Hayvan Bilimi Uluslararası Komitesi (ICLAS) yapışır CIOMS ) ve Biyolojik Bilimler Uluslararası Birliği (IUBS). Gibi, hiç bir protokol özgü onayı gerekli oldu. Sağlık Bakanlığı&#39;nın onayı ve Etik Komitesi dosyalarının içine &quot;Biella 1, 3/2011&quot; olarak sınıflandırılırMilan Üniversitesi. 1.. Deney Hayvanlarının hazırlanması <ol><li> Erkek, dişi büyüklüğü yaklaşık 300-400 gr seçin. </li><li> Deneysel hazırlanması için sıçan anestezisi. <ol><li> Periton boşluğu içine bir barbitürat çözeltisi (indüksiyon için pentobarbital, 50 mg / kg, bakım için 10 mg / kg) enjekte edilir. </li><li> Hiçbir geri çekme refleksi oluşur sağlayan bir pençe üzerinde alçak eşiği ve yüksek eşik mekanik uyaranlarla anestezi seviyesini kontrol edin. </li><li> Doğru ve sonra kranial yüzeyini açığa çıkarmak için bir kesi yapmak kranial tonoz tıraş tarafından kranial cildi hazırlayın. </li><li> Trakea kendi etrafında cerrahi ligasyon ile sabitleme bir trakeal kanül (2 mm ve 2.5 mm arasında bir dış çapa sahip iç çapı) ile, trakea Cannulate. </li><li> Yanal trakeal segmente juguler ven açığa ve kabın çevresinde cerrahi ligasyon ile sabitleme eden bir şınngaya bağlanmış bir kanül (PE10) sokulması da kanüle. </li></ol></li><li> Stereotaksik aparat üzerine sıçan monte edin. <ol><li> Sırtüstü pozisyonda sıçan vücut ve yer güvenli. </li><li> Kulak çubukları ile başını düzeltmek ve burun engellemek. Kulak çubukları yerleştirmeden önce sıçan kulak lokal anestezik (lidokain) bir veya iki damla koyun. </li></ol></li><li> 37.5 ° C&#39;da sıcaklık muhafaza, bir elektronik olarak kontrollü bir ısıtma yastığı ile stereotaksik pedin sıcaklığını düzenlemek </li><li> Solunum anestezi cihazına trakeal tüp bağlayın. <ol><li> 1 inme / s izofluran (% 2.5 0.4-0.8 L / dk) teslim ve O 2 (0.15-0.2 L / dk) solunum anestezi cihazı ayarlayın. </li></ol></li><li> Povidon-iyot topikal antiseptik tarafından dikkatle kranial tonoz temizleyin. </li><li> Steril bir neşter almak ve oksipital kemiğin açısına burnu temelinde gelen orta hat üzerinde uzunlamasına kesilir. <ol><li> Bir ekartör tarafından yara sınırları çatallanmak ve iki küçük cocker forseps ile bunları düzeltmek uygulanan tyara sınırları o. </li><li> Saydam yüzey gözlemleyerek bir kafatası tonoz üzerinde bir ışık işaret ederek periost tanımlayın. Dikkatle kemik tonoz periost kaldırılması ve kemik yüzeyini açığa Scratch. </li><li> Fokal kanamalar, kemik üzerinde görünür eğer kemik yüzey üzerinde bir ucu pamuklu veya cerrahi sünger ile hemostaz sağlayın. </li></ol></li><li> Ince uçlu kalem ile, mediosagittal ve koronal suturas çapraz noktasında stereotaktik nokta bregma tanımlamak. <ol><li> Cerrahi mikroskop denetimi altında, deney (Bregma, AP -0.5 1.2 mm, 2.5 mm LL -2.3) için kullanılan arka pençeye somatosensory korteks Kontralateral kaplayan stereotaktik alanını (S1HL) tanımlar. </li></ol></li><li> Ince uçlu kalem ile delinecek delik sınırlayan kare çevresini çizin. <ol><li> Kemik kiremit çıkarmadan önce tanımlanmış mavi meydanında bir 9 mm 2 delik delin. </li><li> Temizleyin ve potansiyel kemik kanamalara emer. </li&gt; <li> Dikkatle dura mater kaldırmak ve 37.5 ° C&#39;de muhafaza yapay beyin omurilik sıvısı batırılmış bir cerrahi sünger ile kortikal yüzeyini kaplayan </li></ol></li><li> Elektronik bir mikromanipülatör bağlı bir tutucuya elektrot matris düzeltildi. <ol><li> Bir microconnector ile ön amplifikatöre matrisin baş bağlayın. </li><li> (Dokunmadan) kortikal yüzeye kadar (cerrahi mikroskop kontrolü altında) elle elektrot matrisi sürün. </li><li> Işitsel sinyali ile amplifikatörler açınız. </li><li> Elektronik kumanda ile sürücü, temas edene kadar kortikal yüzeye dokunmak elektrot matris net bir gürültü ses değişikliği ile bildirilir, ulaşılır. </li><li> 350-400 mikron bir derinlik (kortikal tabaka IV) ulaşılana kadar elektronik kontrollü adımlarla (2 mm / adım) ile elektrot matrisi aşağı çekin. </li><li> Kontralateral posterior pençe üzerinde hafif dokunuşlar ile nöronların yanıt kontrol. </li><li>Net bir engelleyici tepki gözlenir kadar birkaç başka adımlarla derinliğini ayarlayın. </li><li> Intravenöz thriethiodide galamin (20 mg / kg / saat) ile sıçan felç. Kürarizasyon seviyeleri (0,2 ml / 1 saat) muhafaza edilmesi için deney boyunca kırılan dozlar kullanarak. </li></ol></li></ol> 2. Sinyal Tedavi <ol><li> [0.1 6000] Hz yazılım bant geçiren filtre ayarlayın. <ol><li> 32 KHz 8 kanal mikroelektrot matris nöronal sinyalleri kaydedin. </li></ol></li><li> Satın alma bittikten sonra, post-processing için uygun bir ikili biçime kaydedilen sinyalleri ihracat. <ol><li> Wave_clus araç kutusu 11 ile başak sıralama prosedürü uygulayın. </li></ol></li></ol> 3. İmalat ve Uyarım Cihazın Konfigürasyon <ol><li> Dik kap sap temelini yapıştırma bir orta menzilli hoparlör yüzeyine (Kör uçlu) bir kaktüs sapı monte edin. </li><li> Programhoparlör için bir sürücü devresine voltaj darbeleri teslim mikroişlemci. <ol><li> (Şekil 1C bakınız) mevcut her saniye iki eşleştirilmiş darbeleri sunmak için mikro programı. </li></ol></li><li> Temel pasif bileşenleri (Şekil 1A bakınız) ile bir L293D h-köprü vasıtasıyla hoparlör ve mikrodenetleyici birleştirin. </li><li> 12 V şarj edilebilir pil için mikrodenetleyici bağlayın. </li></ol> 4. Uyarım Protokol <ol><li> Volar yüzeye maruz bırakılması ve eklem büküm kaçınarak katı çerçeveye arka pençesine dorsal yönü Tutkal. </li><li> İstenen uzantı / pençe konumu üzerine uyarım aygıtının ucu yerleştirin. </li><li> Stimülasyon cihazı açın. </li></ol> Çevrimdışı adımlar: 5. Spike Yanıtların Değerlendirilmesi <ol><li> Kaydedilen her bir nöron için, hesaplamak uyaran Shannon Karşılıklı Bilgi (MI) spike aktivitesini uyarılmış (uyarıcı category ya 1, uyarıcı veya 0, hiçbir uyarıcı) &#39;dir. <ol><li> S uyarıcı kategorisini temsil eder ve r sabit bir zaman dilimi içinde yayılan sivri sayısını temsil | koşullu tepki olasılık p (s r) tahmin. </li><li> Karıştırma prosedür 9 açıklanan kullanarak MI tahmin düzeltin. </li></ol></li></ol> 6. LFP Yanıtların Değerlendirilmesi <ol><li> LFP sinyali elde etmek için frekans aralığında [0.1 100] Hz kaydedilen sinyali filtre </li><li> Hesaplayın LFPSNR, referans 10 içinde açıklandığı gibi, LFP yanıt bir ölçüsüdür. </li></ol> 7. Model Tahmini <ol><li> Formun bir model oluşturmak <img alt="" fo:content-width="2in" height="24" src="/files/ftp_upload/50941/50941eq1.jpg" width="155" /> x argümanlar &lt;üç farklı LFP özellikleri (x 1 LFP kendisi temsil eder<html> aşağıdaki gibi em&gt; x 2 türev ve x, 3 Hilbert onun türevinin faz) ve F olarak ifade edilir <img alt="" fo:content-width="2in" height="57" src="/files/ftp_upload/50941/50941eq2.jpg" width="187" /> g katsayıları lineer bir kombinasyonu ağırlıkları ve f mutlak değerini, gücünü veya her x, i orijinal değerini ya alan bir operatördür. </li><li> Uyum i) yerel, deneme-to-deneme temeli, ölçü: aşağıdaki üç nesneleri kullanarak model parametreleri ve operatörleri tahmin etmek NSGAII algoritma kullanın <img alt="" fo:content-width="2in" height="40" src="/files/ftp_upload/50941/50941eq3.jpg" width="149" /> , N sp ve N r temsil ettiği sırasıyla genel sivri saymak ve yanıt vektörünün uzunluğu; ortalama yanıta göre uyum ii) küresel bir önlemad/50941/50941eq4.jpg &quot;width =&quot; 205 &quot;/&gt; nerede N solunum ortalama yanıtın uzunluğunu temsil eder; iii) modeli karmaşıklık bir ölçü (ayrıca bkz) 10 <img alt="" fo:content-width="2in" height="23" src="/files/ftp_upload/50941/50941eq5.jpg" width="161" /> . </li></ol> 8. Histolojik Onay <ol><li> Sıçan kurban. <ol><li> Deneysel kayıtların sonunda, derin gaz anesteziler (Isoflurane 2,% 4, L / dakika) altına koymak ve hayvan intravenöz (pentobarbital&gt; 50 mg / kg), bir barbiturat aşırı dozda enjekte edilir. </li><li> Kalp tutuklama bekleyin. </li><li> Stereotaksik aygıtından sıçan çözün </li></ol></li><li> Perfüzyon. <ol><li> Perfüzyon kan ve sıvıları toplamak için bir havza üzerine bir ızgara üzerine döşeme sıçan yerleştirin. </li><li> Kaburga yapışma yerinden ayrılması sternumu diseksiyon tarafından toraks açın. </li><li> Bir cocker forseps ve devrilme cr ile sternum xiphoid sürecini engellemeanially kalp üzerinde sternum ve ayrılmak kaburga. </li><li> , Sol ventrikül ve sağ atrium tespit ventrikül içine (perfüzyon kanül bağlı) dokuz ölçü köreltilmiş ucu iğne yerleştirin ve cerrahi ince makas ile sağ atrium açın. </li><li> % 4 formalin çözeltisi (250 mi) içinde perfüzyon ardından soğuk (4 ° C) heparinize fizyolojik solüsyon (250 mi) ile perfüzyon başlayın. </li></ol></li><li> Uygun bir forseps ile kafatası açarak kafatası beyin ekstresi ve% 10 formalin çözeltisi içinde beyin yerleştirin. </li><li> Bir hafta sonra, bir mikrotom (10 mikron kalınlığında) ile histolojik dilimleri hazırlamak. </li><li> Cresyl viyole solüsyonu ile beyin koronal ve sagital bölümleri Leke. </li></ol>

<ol>
	<li>Pesaran, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uncovering+the+Mysterious+Origins+of+Local+Field+Potentials.">Uncovering the Mysterious Origins of Local Field Potentials.</a> Neuron. 61 (1-2), (2009).</li><li>Delmas, P., Hao, J., Rodat-Despoix, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Mechanisms+of+Mechanotrasduction+in+Mammalian+Sensory+Neurons.">Molecular Mechanisms of Mechanotrasduction in Mammalian Sensory Neurons.</a> Nat. Rev. Neurosci. 12, 139-153 (2011).</li><li>Rasch, M. J., Gretton, A., Murayama, Y., Maass, W., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inferring+spike+trains+from+local+field+potentials.">Inferring spike trains from local field potentials.</a> J. Neurophys. 99 (3), 1461-1476 (2008).</li><li>Galindo-Leon, E. E., Liu, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+stimulus-locked+single+unit+spiking+from+cortical+local+field+potentials.">Predicting stimulus-locked single unit spiking from cortical local field potentials.</a> J. Comput. Neurosci. 29 (3), 581-597 (2010).</li><li>Theunissen, F. E., David, S. V., Singh, N. C., Hsu, A., Vinje, W. E., Gallant, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+spatio-temporal+receptive+fields+of+auditory+and+visual+neurons+from+their+responses+to+natural+stimuli.">Estimating spatio-temporal receptive fields of auditory and visual neurons from their responses to natural stimuli.</a> Network. 12 (3), 289 (2001).</li><li>Victor, J. D., Purpura, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metric-space+analysis+of+spike+trains:+theory,+algorithms,+and+application.">Metric-space analysis of spike trains: theory, algorithms, and application.</a> Network. 8, 127-164 (1997).</li><li>Foffani, G., Chapin, J. K., Moxon, 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=Computational+Role+of+Large+Receptive+Fields+in+the+Primary+Somatosensory+Cortex.">Computational Role of Large Receptive Fields in the Primary Somatosensory Cortex.</a> J. Neurophysiol. 100 (1), 268-280 (2008).</li><li>Panzeri, S., Senatore, R., Montemurro, M. A., Petersen, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correcting+for+the+sampling+bias+problem+in+spike+train+information+measures.">Correcting for the sampling bias problem in spike train information measures.</a> J. Neurophysiol. 98, 1064-1072 (2007).</li><li>Storchi, R., Zippo, A. G., Caramenti, G. C., Valente, M., Biella, G. E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+Spike+Occurrence+and+Neuronal+Responsiveness+from+LFPs+in+Primary+Somatosensory+Cortex.">Predicting Spike Occurrence and Neuronal Responsiveness from LFPs in Primary Somatosensory Cortex.</a> PLoS ONE. 7 (5), (2012).</li><li>Quiroga, R. Q., Nadasdy, Z., Ben-Shaul, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unsupervised+Spike+Detection+and+Sorting+with+Wavelets+and+Superparamagnetic+Clustering.">Unsupervised Spike Detection and Sorting with Wavelets and Superparamagnetic Clustering.</a> Neural Comput. 16, 1661-1687 (2004).</li><li>Deb, K., Agrawal, A., Pratab, A., Meyarivan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fast+elitist+non-dominated+sorting+genetic+algorithm+for+multi-objective+optimization:+NSGA-II+IEEE.">A fast elitist non-dominated sorting genetic algorithm for multi-objective optimization: NSGA-II IEEE.</a> Trans. Evol. Comput. 6 (2), 181-197 (2000).</li></ol>

Yazarlar herhangi bir mali çıkarlarını beyan.

Bu çalışma öncelikle hızlı ve mekansal noktası gibi duyusal uyaranlara teslim sağlayan, yeni, basit ve düşük maliyetli cihaz sundu. Sonra bir randomize eşleştirilmiş nabız uyarma protokolü ve hesaplamalı analizlerin bir dizi valide edildi. Genel amacı dokunsal uyarılması sırasında elektrofizyolojik kayıtlar LFP-başak ilişkilerin tahmini için bir çerçeve kurmak oldu. Cihaz, protokol ve analitik yaklaşım ortaklaşa yani LFP-to-başak geçişleri açıklamak ve tah...

Sinyali bağlamında dürtü yanıtı işlem bir dinamik sistem davranışı temel bir tanımlamasını sağlamaktadır. Ideal bir darbe uyarıcı pratikte elde değil de, yüksek frekans yer değiştirmeleri üreten bir tahrik elemanı ile bunun tahmini bir bilgi elde etmek mümkündür. Hafif dokunma-titreşimli Bu tür uyarım hem derin cilt (örneğin hızlı, yanıt hızlı Pacinian cisimcikleri uyarlama) 2 ve yüzeysel reseptörleri (örneğin, düşük eşik yavaş Merkel diskoit yapılarını adapte) 2 hedef bilinmektedir. Mevcut stimülasyon cihazları, özellikle piezoelektrik aktüatörler, sakıncaları bir dizi, en azından yankılar ve küçük değiştirmeler ile tahsil edilir. Bu kusurları üstesinden gelmek için, darbe gibi uyarmanın alternatif uygulama dikey Köreldiğini ipucu (bizim durumumuzda bir kaktüs yumuşatılmış ucu) kullanılarak önerilmiştirBir orta menzilli hoparlör konisi membran merkezine monte edilmiş. Bu daha büyük yer değiştirmeler ve daha geniş frekans spektrumu avantaj sağlar. Böyle bir cihazın etkin bir uygulama için, bağımlılık ani LFPs ilgili nörofizyolojik sorunun çalışmadır. Çünkü bu elektrikli olaylar arasındaki ince zamansal dernek ince ayarlı cihaz çevresel uyaranlara teslim için gerekli. Uyaranlar &quot;arka plan gürültüsünü&quot; azaltmak ve faiz sinyalleri keskinleştirmek için hızlı ve mümkün olduğu mekansal olarak seçici olmak zorunda. Bu amaçla, uyarım cihazı ve uyarıcı teslim protokolü ortak görev için optimize edilmiştir. Bu yazıda, tekniği tanımlamak ve bazı temsilcisi sonuçları sunmak. Randomize eşleştirilmiş-bakliyat göre bir uyarma protokolü alışkanlık önlemek amacıyla tasarlanmış ve optimize edilmiştir. Bu protokol, klasik çift avantajı sundubakliyat ed ve uyarılara ve nöronal aktivitenin kendiliğinden periyodik darbeler arasında geçici kilitleme olasılığı azalır. Kullanarak bu hızlı ve güvenilir LFP ve başak yanıtları elde etmek ve stimülasyon tarih hem LFPs ve ani bağımlılığı ile ilgili bu tepkilerin özelliğini yakalamak mümkün oldu eşleştirilmiş nabzını randomize. Gerçekten de, ham LFP yanıtlardan, üç işgücüne bir dizi güçlü bir ortalama başak tepki ile korelasyon (LFP kendisi, birinci türevinin LFP birinci türevi ve faz) sahiptir, ayrıca ekstre edilmiştir. Birkaç yöntem LFPs 3,4 &#39;den ani tahmin modelleri uygun önerilmiştir. Genel olarak, ortak de uyarıcı sinyal başak olayın tahmin, en aza indirmek / üst düzeye çıkarmak için amaç fonksiyonu uygun seçimi ile model uydurma sürecinin kritik bir nokta oluşur. Amaç fonksiyonu bir dizi teklif olsa daBu d (örneğin korelasyon ve akıcılık) 5 hiçbiri ortaklaşa başak tepkilerin bütün karmaşıklığını yakalar. Buna göre, çok amaçlı optimizasyonu dayalı yeni bir çerçeve tanıtıldı. Biz gösteriyor ki önerilen tasarladı ve bu hesaplama framework ilişkileri başak güçlü LFP dayalı öngörü modelleri bir dizi tahmin etmek mümkündür kullanarak.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1204">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Microstepper</td>
			<td style="width:348px;">AB Transvertex (Stockholm, Sweden)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:424px;">The microstepper used to pull down the electrode matrix</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">32 channels Cheetah System</td>
			<td style="width:348px;">Neuralynx (MT, USA)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The electrophysiological recording system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">L293D h-bridge</td>
			<td style="width:348px;">RS Components (Cinisello Balsamo, Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The bridge used to connect the microcontroller to the speaker</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">H21A3 Optical Interrupter Switch</td>
			<td style="width:348px;">Fairchild Semiconductor Corporation (San Jose, California)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The phototransistor used to estabilish the tip displacement</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Arduino Uno</td>
			<td style="width:348px;">Arduino (Duemilanove, Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The microcontroller used to deliver current pulse to the speaker</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Microelectrode Matrices GB1</td>
			<td style="width:348px;">FHC</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Isoflurane</td>
			<td style="width:348px;">Rhodia Organique Fine Ltd.</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The anaestetic used to prepare animals</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Stereotaxic apparatus</td>
			<td style="width:348px;">Narishighe (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Sprague-Dawley male rats</td>
			<td style="width:348px;">Charles River (Calco, LC, Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Gallamine thriethiodide</td>
			<td style="width:348px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td>The compound used to curarize the animals</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Cresyl violet</td>
			<td style="width:348px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Topical antiseptics (Betadine 10%)</td>
			<td style="width:348px;">Meda Pharma (Milanm Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Heparine</td>
			<td style="width:348px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">Formaldehyde</td>
			<td style="width:348px;">Carlo Erba Reagents (Pomigliano Milanese, Milan, Italy)</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple stimulatory device for evoking point-like tactile stimuli: a searchlight for lfp to spike transitions

Şu nörofizyolojik araştırma ani için yani Yerel Alan Potansiyelleri sivri (LFPs) dan geçişler ve LFPs gelen nöron nöron sinyal yolu, araştırmak için yöntemler geliştirmek amacı vardır. LFPs başak aktivite karmaşık bir bağımlılığı vardır ve bunların ilişkisi hala tam 1 ​​anlaşılmaktadır. Bu sinyal ilişkilerin aydınlatılması klinik teşhis (Derin beyin stimülasyonu örneğin stimülasyon paradigmalar) ve normal ve patolojik koşullar (örn. epilepsi, Parkinson hastalığı, kronik ağrı) nöral kodlama stratejilerinin daha derin bir anlama için hem yararlı olacaktır. Bu amaçla, bir stimülasyon cihazları, stimülasyon paradigmalar ve hesaplamalı analizler ile ilgili teknik sorunları çözmek için vardır. Bu nedenle, ısmarlama bir uyarım cihazı mekanik rezonans uğramayan de uzay ve zaman içinde düzenlenmiş uyaranlara sunmak için geliştirilmiştir. Daha sonra,bir örnek olarak, güvenilir LFP-başak ilişkilerin bir dizi ekstre edildi. Cihazın performansı, hücre dışı kayıtları ile araştırılmıştır birlikte ani ve sıçan birincil Somatosensori korteksinden uygulanan uyarımlarına LFP tepkiler. Daha sonra, çok amaçlı optimizasyon stratejisi ile, LFPs göre başak bir meydana geliş için bir tahmin modeli tahmin edilmiştir. Bu paradigma uygulama cihazın yeterli ortak piezoelektrik aktüatörler daha iyi performans, yüksek frekans dokunma uyarımı sağlamak için uygun olduğunu göstermektedir. Cihazın etkinliği bir kanıtı olarak, aşağıdaki sonuçlar sunulmuştur: 1) LFP yanıtlarının zamanlaması ve güvenilirliği de, büyük çivi yanıtları eşleşen 2) LFPs uyarım tarihine karşı duyarlıdır ve ortalama tepki sadece yakalama değil, aynı zamanda başak aktivite ve nihayet, 3) LFP kullanarak deneme-to-deneme dalgalanmalar bir aralık o tahmin etmek mümkündür sinyalf başak aktivite farklı yönlerini yakalamak prediktif modeller.

İpucu gezi özellikleri Önerilen uyarıcı cihazın dinamik özelliklerini karakterize etmek için bir deneyler serisi oluşturulmuştur. Bir silikon fototransistör ile birlikte yayan diyot enfraruj bir galyum arsenit oluşan bir özel cihaz ucu yer değiştirme, yer değiştirme süresini ve olası değiştirme gecikmeleri değerlendirmek için kullanıldı. Bu optik ayar anahtarının vasıtasıyla biz yayan diyot delik (yükseklik = 1 mm) kenarında Stimülatör ucu yerleştirilir ve mikr...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple Stimulatory Device for Evoking Point-like Tactile Stimuli: A Searchlight for LFP to Spike Transitions at JoVE.com

A Simple Stimulatory Device for Evoking Point-like Tactile Stimuli: A Searchlight for LFP to Spike Transitions

Hafif mekanik çevresel uyaranlara uygun bir uyarıcı sivri Yerel Alan Potansiyelleri (LFPs) gelen karmaşık geçişi aydınlatmak için inşa edilmiştir. Bir uygulama olarak, duyusal korteks kaydedilen engelleyici faaliyetler bir çok objektif optimizasyon stratejisi ile analiz edildi. Sonuçlar önerilen stimülatör milisaniye ve milimetre kesinleşmemiş ile dokunsal uyaranlara teslim mümkün olduğunu göstermiştir.

Nokta gibi Tactile Stimuli çağrıştırıyor için Basit Uyarıcı Cihaz: LFP için Searchlight Geçişler Spike

Current neurophysiological research has the aim to develop methodologies to investigate the signal route from neuron to neuron, namely in the transitions ...

a-simple-stimulatory-device-for-evoking-point-like-tactile-stimuli

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Neuroscience

Unit 1

Linear Time- Invariant Systems

SCIENTISTS IN ACTION

9.8K Görüntüleme.  National Research Council.  Hafif mekanik çevresel uyaranlara uygun bir uyarıcı sivri Yerel Alan Potansiyelleri (LFPs) gelen karmaşık geçişi aydınlatmak için inşa edilmiştir. Bir uygulama olarak, duyusal korteks kaydedilen engelleyici faaliyetler bir çok objektif optimizasyon stratejisi ile analiz edildi. Sonuçlar önerilen stimülatör milisaniye ve milimetre kesinleşmemiş ile dokunsal uyaranlara teslim mümkün olduğunu göstermiştir. 

Video: A Simple Stimulatory Device for Evoking Point-like Tactile Stimuli: A Searchlight for LFP to Spike Transitions

A Simple Composite Phenotype Scoring System for Evaluating Mouse Models of Cerebellar Ataxia

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously published phenotype assessments in several disease models, including spinocerebellar ataxias, Huntington s disease and spinobulbar muscular atrophy. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. Each measure is recorded on a scale of 0-3, with a combined total of 0-12 for all four measures. The results effectively discriminate between affected and non-affected individuals, while also quantifying the temporal progression of neurodegenerative disease phenotypes. Measures may be analyzed individually or combined into a composite phenotype score for greater statistical power. The ideal combination of the four described measures will depend upon the disorder in question. We present an example of the protocol used to assess disease severity in a transgenic mouse model of spinocerebellar ataxia type 7 (SCA7).
Albert R. La Spada and Gwenn A. Garden contributed to this manuscript equally.

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebellar ataxia. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. This protocol effectively discriminates between affected and non-affected individuals, and detects the progression of affected individuals over time.

Serebellar Ataksi Fare Modelleri Değerlendirme Basit Kompozit Fenotip Puanlama Sistemi

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously ...

Nörobilim

The Vermicelli and Capellini Handling Tests: Simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended upon this work to develop a simple quantitative measure of forepaw dexterity that is sensitive to lateralized impairments and age-dependent changes. Rodents learn skillful forepaw and digit movements to manage thin pasta pieces, which they eagerly consume. We have previously described methods for quantifying vermicelli handling in rats and showed that the measures are very sensitive to forelimb impairments resulting from unilateral ischemic lesions, middle cerebral artery occlusions and unilateral striatal dopamine depletion [Allred, R.P., Adkins, D.L., Woodlee, M.T., Husbands, L.C., Maldonado M.A., Kane, J.R., Schallert, T. &amp; Jones, T.A. The Vermicelli Handling Test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J. Neurosci. Methods 170, 229-244 (2008)]. Here we present a more detailed protocol for this test in rats and compare it with a newly developed version for mice, the Capellini Handling Test. Rats and mice are videotaped while handling short lengths of uncooked vermicelli or capellini pasta, respectively, with a camera positioned to optimize the view of paw movements. Slow motion video playback allows for the identification of forepaw adjustments, defined as any distinct removal and replacement of the paw, or of any number of digits, on the pasta piece after eating commences. Forepaw adjustments per piece are averaged over trials per each testing session. Repeated testing permits sensitive quantitative analysis of changes in forepaw dexterity over time. Protocols for pre-testing habituation and handling practice, as well as procedures for characterizing atypical handling patterns, are described. Because rats and mice perform the pasta handling tests slightly differently, species-specific differences in administration and scoring of these tests are highlighted. All animal use was in accordance with protocols approved by the University of Texas at Austin Animal Care and Use Committee.

The Vermicelli and Capellini Handling Tests of forepaw dexterity take advantage of the natural inclination of rodents to manipulate food items using skillful forepaw and digit movements. Animals are videotaped while handling short strands of uncooked dry pasta. Slow motion video playback allows for the quantification of forepaw adjustments.

Şehriye ve Capellini İşleme Testleri: sıçan ve fareler hünerli forepaw fonksiyonu Basit kantitatif tedbirler

Previous characterizations of rodent eating behavior have revealed that they use coordinated forepaw movements to manipulate food pieces. We have extended ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic fields. These rapidly alternating fields induce electrical currents within localized, targeted regions of the cortex which are associated with various physiological and functional brain changes.1,2,3
In 2007, O'Reardon et al., utilizing the NeuroStar device, published the results of an industry-sponsored, multisite, randomized, sham-stimulation controlled clinical trial in which 301 patients with major depression, who had previously failed to respond to at least one adequate antidepressant treatment trial, underwent either active or sham TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The patients, who were medication-free at the time of the study, received TMS five times per week over 4-6 weeks.4
The results demonstrated that a sub-population of patients (those who were relatively less resistant to medication, having failed not more than two good pharmacologic trials) showed a statistically significant improvement on the Montgomery-Asberg Depression Scale (MADRS), the Hamilton Depression Rating Scale (HAMD), and various other outcome measures. In October 2008, supported by these and other similar results5,6,7, Neuronetics obtained the first and only Food and Drug Administration (FDA) approval for the clinical treatment of a specific form of medication-refractory depression using a TMS Therapy device (FDA approval K061053).
In this paper, we will explore the specified FDA approved NeuroStar depression treatment protocol (to be administered only under prescription and by a licensed medical profession in either an in- or outpatient setting).

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the FDA approved depression treatment protocol using the Neuronetics NeuroStar TMS device.

NeuroStar TMS Aygıt: FDA yürütülmesi Depresyon Tedavisinde Protokolü Onaylandı

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

A Simple Way to Measure Ethanol Sensitivity in Flies

Low doses of ethanol cause flies to become hyperactive, while high doses are sedating. The sensitivity to ethanol-induced sedation of a given fly strain is correlated with that strain s ethanol preference, and therefore sedation is a highly relevant measure to study the genetics of alcohol responses and drinking. We demonstrate a simple way to expose flies to ethanol and measure its intoxicating effects. The assay we describe can determine acute sensitivity, as well as ethanol tolerance induced by repeat exposure. It does not require a technically involved setup, and can therefore be applied in any laboratory with basic fly culture tools.

A simple assay to measure the sedating effects of ethanol on Drosophila flies, based on the loss of righting reflex, is described.

Sinekler Etanol Hassasiyet Tedbir Basit Yolu

Low doses of ethanol cause flies to become hyperactive, while high doses are sedating. The sensitivity to ethanol-induced sedation of a given fly strain ...

Ex utero Electroporation and Whole Hemisphere Explants: A Simple Experimental Method for Studies of Early Cortical Development

Cortical development involves complex interactions between neurons and non-neuronal elements including precursor cells, blood vessels, meninges and associated extracellular matrix. Because they provide a suitable organotypic environment, cortical slice explants are often used to investigate those interactions that control neuronal differentiation and development. Although beneficial, the slice explant model can suffer from drawbacks including aberrant cellular lamination and migration. Here we report a whole cerebral hemisphere explant system for studies of early cortical development that is easier to prepare than cortical slices and shows consistent organotypic migration and lamination. In this model system, early lamination and migration patterns proceed normally for a period of two days in vitro, including the period of preplate splitting, during which prospective cortical layer six forms. We then developed an ex utero electroporation (EUEP) approach that achieves ~80% success in targeting GFP expression to neurons developing in the dorsal medial cortex.
The whole hemisphere explant model makes early cortical development accessible for electroporation, pharmacological intervention and live imaging approaches. This method avoids the survival surgery required of in utero electroporation (IUEP) approaches while improving both transfection and areal targeting consistency. This method will facilitate experimental studies of neuronal proliferation, migration and differentiation.

Ex utero Electroporation and Whole Hemisphere Explants: A Simple Experimental Method for Studies of Early Cortical Development

This protocol describes an improved explant procedure that involves ex utero electroporation, dissection and culture of entire cerebral hemispheres from the embryonic mouse. The preparation facilitates pharmacological studies and assays of gene function during early cortical development.

Eski utero Elektroporasyon ve Tüm Yarımküre Eksplantlarından: Erken Kortikal Kalkınma Çalışmaları İçin Basit Bir Deney Yöntemi

Cortical development involves complex interactions between neurons and non-neuronal elements including precursor cells, blood vessels, meninges and ...

Visualizing the Effects of a Positive Early Experience, Tactile Stimulation, on Dendritic Morphology and Synaptic Connectivity with Golgi-Cox Staining

To generate longer-term changes in behavior, experiences must be producing stable changes in neuronal morphology and synaptic connectivity. Tactile stimulation is a positive early experience that mimics maternal licking and grooming in the rat. Exposing rat pups to this positive experience can be completed easily and cost-effectively by using highly accessible materials such as a household duster. Using a cross-litter design, pups are either stroked or left undisturbed, for 15 min, three times per day throughout the perinatal period. To measure the neuroplastic changes related to this positive early experience, Golgi-Cox staining of brain tissue is utilized. Owing to the fact that Golgi-Cox impregnation stains a discrete number of neurons rather than all of the cells, staining of the rodent brain with Golgi-Cox solution permits the visualization of entire neuronal elements, including the cell body, dendrites, axons, and dendritic spines. The staining procedure is carried out over several days and requires that the researcher pay close attention to detail. However, once staining is completed, the entire brain has been impregnated and can be preserved indefinitely for ongoing analysis. Therefore, Golgi-Cox staining is a valuable resource for studying experience-dependent plasticity.

This paper describes the procedures for tactile stimulation of rat pups and subsequent Golgi-Cox staining of neuronal morphology. Tactile stimulation is a positive experience that is administered in the perinatal period by stroking pups with a household duster. Golgi-cox staining is a reliable procedure permitting the visualization of entire neurons.

Golgi-Cox Boyama ile dendritik morfoloji ve sinaptik bağlantı üzerinde olumlu bir Erken Deneyimi, Tactile uyarılması Etkileri, görselleştirme

To generate longer-term changes in behavior, experiences must be producing stable changes in neuronal morphology and synaptic connectivity. Tactile ...

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Measurement of the visual function in the tadpoles of the frog, Xenopus laevis, allows screening for blindness in live animals. The optokinetic response is a vision-based, reflexive behavior that has been observed in all vertebrates tested. Tadpole eyes are small so the tail flip response was used as alternative measure, which requires a trained technician to record the subtle response. We developed an alternative behavior assay based on the fact that tadpoles prefer to swim on the white side of a tank when placed in a tank with both black and white sides. The assay presented here is an inexpensive, simple alternative that creates a response that is easily measured. The setup consists of a tripod, webcam and nested testing tanks, readily available in most Xenopus laboratories. This article includes a movie showing the behavior of tadpoles, before and after severing the optic nerve. In order to test the function of one eye, we also include representative results of a tadpole in which each eye underwent retinal axotomy on consecutive days. Future studies could develop an automated version of this assay for testing the vision of many tadpoles at once.

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Xenopus laevis tadpoles prefer swimming on the white side of a black/white tank. This behavior is guided by their vision. Based on this behavior, we present a simple assay to test the visual function of tadpoles.

Test Görsel Fonksiyonu için Basit Bir Davranış Testi<em&gt; Xenopus laevis</em

Measurement of the visual function in the tadpoles of the frog, Xenopus laevis, allows screening for blindness in live animals. The optokinetic response ...

A Simple Alternative to Stereotactic Injection for Brain Specific Knockdown of miRNA

MicroRNAs (miRNAs) are key regulators of gene expression. In the brain, vital processes like neurodevelopment and neuronal functions depend on the correct expression of microRNAs. Perturbation of microRNAs in the brain can be used to model neurodegenerative diseases by modulating neuronal cell death. Currently, stereotactic injection is used to deliver miRNA knockdown agents to specific location in the brain. Here, we discuss strategies to design antagomirs against miRNA with locked nucleotide modifications (LNA). Subsequently describe a method for brain specific delivery of antagomirs, uniformly across different regions of the brain. This method is simple and widely applicable since it overcomes the surgery, associated injury and limitation of local delivery in stereotactic injections. We prepared a complex of neurotropic, cell-penetrating peptide Rabies Virus Glycoprotein (RVG) with antagomir against miRNA-29 and injected through tail vein, to specifically deliver in the brain. The antagomir design incorporated features that allow specific targeting of the miRNA and formation of non-covalent complexes with the peptide. The knock-down of the miRNA in neuronal cells, resulted in apoptotic cell death and associated behavioural defects. Thus, the method can be used for acute models of neuro-degeneration through the perturbation of miRNAs.

MicroRNAs play crucial roles in the brain and are potential targets for modeling neuro-degeneration. However, perturbing miRNA levels is challenging due to the short length of miRNA and inaccessibility of the brain tissue. This video presents a method for antagomir design and brain specific delivery using a neuropeptide in mice.

MiRNA Beyin Özgül demonte için Stereotaktik Injection Basit Alternatif

MicroRNAs (miRNAs) are key regulators of gene expression.  In the brain, vital processes like neurodevelopment and neuronal functions depend on the ...

A Simple Flight Mill for the Study of Tethered Flight in Insects

Flight in insects can be long-range migratory flights, intermediate-range dispersal flights, or short-range host-seeking flights. Previous studies have shown that flight mills are valuable tools for the experimental study of insect flight behavior, allowing researchers to examine how factors such as age, host plants, or population source can influence an insects' propensity to disperse. Flight mills allow researchers to measure components of flight such as speed and distance flown. Lack of detailed information about how to build such a device can make their construction appear to be prohibitively complex. We present a simple and relatively inexpensive flight mill for the study of tethered flight in insects. Experimental insects can be tethered with non-toxic adhesives and revolve around an axis by means of a very low friction magnetic bearing. The mill is designed for the study of flight in controlled conditions as it can be used inside an incubator or environmental chamber. The strongest points are the very simple electronic circuitry, the design that allows sixteen insects to fly simultaneously allowing the collection and analysis of a large number of samples in a short time and the potential to use the device in a very limited workspace. This design is extremely flexible, and we have adjusted the mill to accommodate different species of insects of various sizes.

Flight in insects is influenced by a number of factors and the propensity to disperse is an important variable in understanding insect ecology and biological control strategies. We describe the construction and use of a simple, relatively inexpensive, and flexible flight mill for measuring parameters of tethered flight in insects.

Böcekler Tethered Flight Araştırmaları Basit Uçuş Mill

Flight in insects can be long-range migratory flights, intermediate-range dispersal flights, or short-range host-seeking flights. Previous studies have ...

Using a Microfluidics Device for Mechanical Stimulation and High Resolution Imaging of C. elegans

One central goal of mechanobiology is to understand the reciprocal effect of mechanical stress on proteins and cells. Despite its importance, the influence of mechanical stress on cellular function is still poorly understood. In part, this knowledge gap exists because few tools enable simultaneous deformation of tissue and cells, imaging of cellular activity in live animals, and efficient restriction of motility in otherwise highly mobile model organisms, such as the nematode Caenorhabditis elegans. The small size of C. elegans makes them an excellent match to microfluidics-based research devices, and solutions for immobilization have been presented using microfluidic devices. Although these devices allow for high-resolution imaging, the animal is fully encased in polydimethylsiloxane (PDMS) and glass, limiting physical access for delivery of mechanical force or electrophysiological recordings. Recently, we created a device that integrates pneumatic actuators with a trapping design that is compatible with high-resolution fluorescence microscopy. The actuation channel is separated from the worm-trapping channel by a thin PDMS diaphragm. This diaphragm is deflected into the side of a worm by applying pressure from an external source. The device can target individual mechanosensitive neurons. The activation of these neurons is imaged at high-resolution with genetically-encoded calcium indicators. This article presents the general method using C. elegans strains expressing calcium-sensitive activity indicator (GCaMP6s) in their touch receptor neurons (TRNs). The method, however, is not limited to TRNs nor to calcium sensors as a probe, but can be expanded to other mechanically-sensitive cells or sensors.

Using a Microfluidics Device for Mechanical Stimulation and High Resolution Imaging of C. elegans

New tools for mechanobiology research are needed to understand how mechanical stress activates biochemical pathways and elicits biological responses. Here, we showcase a new method for selective mechanical stimulation of immobilized animals with a microfluidic trap allowing high-resolution imaging of cellular responses.