Bu yöntem, Wellcome Trust, Tıbbi Araştırma Konseyi, Sağlık Araştırma ve Oxford Biyomedikal Araştırma Merkezi Ulusal Enstitüsü ve Rosetrees Trust fon kullanılarak geliştirilmiştir. Fonksiyonel Nöroşirürji UCL Birimi İngiltere Parkinson Temyiz ve Anıtı Trust tarafından desteklenmektedir.

1.. Rıza ve Biomarker Tanımlama Bu protokol gözden ve Ulusal Araştırma Etik Servisi Kurul Güney Central tarafından onaylandı - Oxford A. <ol><li> Çalışma için uygun kişileri belirlemek: konular klinik derin beyin stimülasyonu (ilaca dirençli Parkinson hastalığı) uygun olarak tespit kişilerdir. Not: telleri iken pil / uyarıcısı yerleştirme (7 gün) externalized önce elektrot implantasyonu (1. gün) sonra deney yapın ve. </li><li> Stimülasyon testleri ve geceleme Parkinson ilaç çekilmesi için hastayı kabul etmiş olursunuz. </li><li> Parkinson ilaç 12 saat geri çekilmesinin ardından, (amplifikatör, tasarlanmış olmalı güvenlik test ve insanlarda intrakranial nörofizyolojik kullanım için onaylanmıştır) 16 uygun amplifikatör dışsallaşmış DBS elektrotlar bağlanır. </li><li> Bil her kişilerinden dinlenme rekor yerel alan potansiyel (LFP)aterally (L ve R, 0-3, 0-3). </li><li> Komşu kişilerden gelen kayıtları çıkarılarak bipolar montages (0,2 ve 1,3) oluşturun. </li><li> Stimülasyon testleri için yüksek beta genlik ile hastaya özel beta tepe frekansını ve bipolar kontak çifti belirlemek için güç spektral analizi yapın. Not: ilaç dışı PD hastalarının çoğunluğu bir beta tepe 2 var. Hiçbir beta zirve kapalı ilaç görülebilir ise, hasta bu DBS hedefleyen komplikasyonları temsil edebilir, daha fazla analiz dışında tutulmalıdır. </li><li> Yüksek beta genlik bipolar temas çifti (0,2 veya 1,3) tarafından doldurulur monopolar stimülasyon için kişiyi seçin. </li></ol> ADBS Kur&#39;a Hasta 2. Bağlantı <ol><li> Analog amplifikatör ve filtre DBS elektrot bağlayın. Not: 3 arasındaki band geçiş filtresi - x 9,100 kazanç ile 37 Hz. </li><li> Hastaya referans bağlayın. Not: Referans 5 cm bir standartla bağlı x 5 cm neurostimulator jel elektrodu pedi olmalıdırdart 2 mm kutuplu elektrot teli. Sol köprücük kemiğinin üzerinde elektrot yerleştirin. </li><li> A / D dönüştürücü ve taşınabilir bilgisayar çalışma sinyali analiz yazılımı analog amplifikatör bağlayın. İkinci aşama dijital 4 Hz geçiş bandı ile hastaya özel beta tepe etrafında sinyali süzer. Beta genlik izlemek ve önceden belirlenmiş eşik stimülasyonu kontrol etmek için kullanabilirsiniz. Bir düzeltme pencere ile pürüzsüz beta genlik (400 msn bu kurulum heuristically etkili olmuştur.) </li><li> D / uyancısına A tetiği bağlayın. </li><li> Amplifikatör yoluyla hastaya uyarıcı bağlayın. Not: Güvenliğiniz için, yük yoğunlukları &lt;30 μQ / cm 2 ve uyarıcı lineer girişi vardır sınırlı garanti - çıkış fonksiyonu. Optik olarak hastaya tüm bağlantıları izole. Stimülatör tasarlanmış ve referans olarak EN60601-1 tıbbi güvenlik standardı ile test edilmelidir. </li></ol> Konvansiyonel Sürekli Stimülasyon 3. Test <ol><li> Geleneksel yüksek frekans stimula açıntion, ancak başlangıçta sıfır gerilimde (100 msn, 130 Hz, 0 V). Yüksek beta genlik bipolar temas çifti tarafından köprülü temasta monopolar stimülasyon uygulayın. Beklendiği gibi teslim ettiklerini uyarım sağlamak için deney boyunca sürekli stimülatör okunmasını izleyin. </li><li> Yavaş yavaş klinik etki eşiği arıyorum, 0.5 V aralıklarla her birkaç dakikada tarafından uyarılma gerilimi artırmak. Parestezi gibi minimal veya hiç yan etkiler eşlik klinik açıdan yararlı uyarma gerilimi (genelde 1.5-3.0 V) kurulması. </li></ol> 4. On / off Değiştirme ve Tetik Eşik Testi Ayarı <ol><li> Klinik olarak etkili geriliminde stimülasyonu ile, 250 msn aşağı rampa ile uyarıcı kapatın. </li><li> Klinik olarak etkili geriliminde stimülasyonu ile, 250 msn edinmiş ile uyarıcı açın. </li><li> Parestezi ve diğer olası yan etkileri hakkında Sorgula kapalı ve stimülasyon anahtarlama üzerine yaşadı. &lt;/ Li&gt; <li> Yan etkileri varsa, 0.25 V ile gerilimi azaltmak ve tekrar açma / kapama eşiği üzerinde üzerine parestezi altına kadar 4,1-4,3 adımları. </li><li> Titrasyonu ile on / off tekrar geçiş ile parestezi için eşik bulmak ve hemen altında daha fazla test için bu eşiği (0,1 V) voltajını ayarlayın. Bu klinik olarak etkisiz ise, diğer kişiyi deneyin (Kartvizit 1 veya seçin 2). Not: anahtarlama uyarıcısı ve kapalı da bazı hastalarda muhtemelen doku elektrot arayüzü yükleme kapasitesi ile ilgili bir başak dışlayıcı, neden olabilir. Sinyal pass-bant beta bandında süzülmüş, bir tetikleme seviyesi ayarı önce olduğu gibi, bu dışlayıcı ölçüde hafifletildi. Bununla birlikte, bazı durumlarda bu eserdir kendini tetikleme neden yeterli oldu. Bu gibi durumlarda, bu adres için, stimülasyon gerilim azalır ve kendine tetikleme kaçmak için tetikleme eşiğini yükselmiştir. Gerekirse bu gelecekte ele olabilir başka yolu birleşme yoluylaBir öz-tetikleme önlemek için her tetik başlangıcından sonra bir süre dışarı kilitleyin. </li><li> Sadece yukarıda belirlenen on / off geçiş parestezi eşiğin altında voltaj stimülasyon açın. </li><li> Klinik etkiyi muhafaza ederken uyarılmasından en kısa sürede sonuçlanan bir seviyeye kadar beta genlik tetikleme eşiğini artırır. Uyarılmasına zaman içinde en az% 50 azalma hedefliyoruz. </li><li> 10 dk stimülasyon etkisi boşaltılmasında için uyarılması kapatın ve uyarılma olmaksızın hastayı bırakmak (aşağıdaki kurmak ve test bloklar arasında). </li></ol> Farklı Stimülasyon Koşullar karşısında Hastanın 5. Test <ol><li> Koşulları (adaptif DBS, kapalı konvansiyonel &amp;) sınamak için hastaların körleşmesini olun. </li><li> Klinik test başlamadan önce bu durum çalışma ile 5 dakika stabilizasyon döneminin en az her test koşulu geçerlidir. Konular arasında Denkleştirme test koşulu sipariş. Gerilim, darbe genişliği ve uyarı frekansı tanımladı Fixtek fark beta genlik ile ilgili uyarım zamanlamasına ile ilgilidir, böylece test koşulları arasında Cally. </li><li> Stimülasyon başladıktan sonra önceden belirlenmiş sabit bir noktadan (minimum 300 saniye gibi örneğin) de, BPHDÖ değerlendirme ölçeği aracılığıyla etkisi klinik olarak hastayı değerlendirmek. </li><li> Video kayıt değerlendirme ve bağımsız uzmanlar tarafından çevrimdışı sonra kör oranı (katılık hariç.) </li><li> Nesnel ölçütler (accelerometry veya actigraphy) kullanılarak klinik değerlendirme yapın. </li></ol>

<ol>
	<li>Schrag, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dyskinesias+and+motor+fluctuations+in+Parkinson's+disease:+A+community-based+study.">Dyskinesias and motor fluctuations in Parkinson's disease: A community-based study.</a> Brain. 123 (11), 2297-2305 (2000).</li><li>Little, S., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+brain+signals+are+suitable+for+feedback+control+of+deep+brain+stimulation+in+Parkinson's+disease.">What brain signals are suitable for feedback control of deep brain stimulation in Parkinson's disease.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 1265 (1), 9-24 (2012).</li><li>Chen, C. C., Br&#252;cke, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus:+a+two-edged+sword.">Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus: a two-edged sword.</a> Current biology. 16 (22), 952-953 (2006).</li><li>Modolo, J., Legros, A., Thomas, A. W., Beuter, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Model-driven+therapeutic+treatment+of+neurological+disorders:+reshaping+brain+rhythms+with+neuromodulation.">Model-driven therapeutic treatment of neurological disorders: reshaping brain rhythms with neuromodulation.</a> Interface Focus. (1), 61-74 (2011).</li><li>Priori, A., Foffani, G., Rossi, L., Marceglia, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+deep+brain+stimulation+(aDBS)+controlled+by+local+field+potential+oscillations.">Adaptive deep brain stimulation (aDBS) controlled by local field potential oscillations.</a> Experimental neurology. 245, 77-86 (2012).</li><li>K&#252;hn, A. A., Kupsch, A., Schneider, G., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+in+subthalamic+8-35+Hz+oscillatory+activity+correlates+with+clinical+improvement+in+Parkinson's+disease.">Reduction in subthalamic 8-35 Hz oscillatory activity correlates with clinical improvement in Parkinson's disease.</a> The European journal of neuroscience. 23 (7), 1956-1960 (2006).</li><li>Eusebio, A., Cagnan, H., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+suppression+of+oscillatory+synchronisation+mediate+some+of+the+therapeutic+effects+of+DBS+in+patients+with+Parkinson's+disease.">Does suppression of oscillatory synchronisation mediate some of the therapeutic effects of DBS in patients with Parkinson's disease.</a> Frontiers in integrative neuroscience. 6, (2012).</li><li>Giannicola, G., Rosa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subthalamic+local+field+potentials+after+seven-year+deep+brain+stimulation+in+Parkinson's+disease.">Subthalamic local field potentials after seven-year deep brain stimulation in Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 237 (2), 312-317 (2012).</li><li>L&#243;pez-Azc&#225;rate, J., Tainta, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupling+between+beta+and+high-frequency+activity+in+the+human+subthalamic+nucleus+may+be+a+pathophysiological+mechanism+in+Parkinson's+disease.">Coupling between beta and high-frequency activity in the human subthalamic nucleus may be a pathophysiological mechanism in Parkinson's disease.</a> The Journal of Neuroscience. 30 (19), 6667-6677 (2010).</li><li>Ozkurt, T. E., Butz, M., et al. <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+oscillations+in+the+subthalamic+nucleus:+A+neurophysiological+marker+of+the+motor+state+in+Parkinson's+disease.">High frequency oscillations in the subthalamic nucleus: A neurophysiological marker of the motor state in Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 229 (2), 324-331 (2011).</li><li>Pogosyan, A., Yoshida, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parkinsonian+impairment+correlates+with+spatially+extensive+subthalamic+oscillatory+synchronization.">Parkinsonian impairment correlates with spatially extensive subthalamic oscillatory synchronization.</a> Neuroscience. 171 (1), 245-257 (2010).</li><li>Chen, C. C., Hsu, Y. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexity+of+subthalamic+13-35+Hz+oscillatory+activity+directly+correlates+with+clinical+impairment+in+patients+with+Parkinson's+disease.">Complexity of subthalamic 13-35 Hz oscillatory activity directly correlates with clinical impairment in patients with Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 224 (1), 234-240 (2010).</li><li>Rosin, B., Slovik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Closed-loop+deep+brain+stimulation+is+superior+in+ameliorating+parkinsonism.">Closed-loop deep brain stimulation is superior in ameliorating parkinsonism.</a> Neuron. 72 (2), 370-384 (2011).</li><li>Little, S., Pogosyan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+Deep+Brain+Stimulation+in+Advanced+Parkinson+Disease.">Adaptive Deep Brain Stimulation in Advanced Parkinson Disease.</a> Annals of neurology. 74 (3), 449-457 (2013).</li><li>Afshar, P., Khambhati, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+translational+platform+for+prototyping+closed-loop+neuromodulation+systems.+Frontiers+in+neural+circuits.">A translational platform for prototyping closed-loop neuromodulation systems. Frontiers in neural circuits.</a> 6, (2012).</li><li>Eusebio, A., Thevathasan, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+can+suppress+pathological+synchronisation+in+parkinsonian+patients.">Deep brain stimulation can suppress pathological synchronisation in parkinsonian patients.</a> Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry. 82 (5), 569-573 (2011).</li><li>Little, S., Pogosyan, A., Kuhn, A. A., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beta+band+stability+over+time+correlates+with+Parkinsonian+rigidity+and+bradykinesia.">Beta band stability over time correlates with Parkinsonian rigidity and bradykinesia.</a> Experimental neurology. 236 (2), 383-388 (2012).</li></ol>

LZ, MH: danışmanlık, seyahat desteği, konuşma ücretleri, Medtronic, St Jude. TF: danışmanlık, AbbVie İlaç, St Jude, Medtronic; PL: danışmanlık, konuşma ücretleri, Medtronic, St Jude. PB: danışmanlık, Medtronic, Sapiens.

Bu makalede, post-operatif hastalarda adaptif derin beyin stimülasyonu çalışma ve doğrulama için yeni bir yöntem özetliyor. DBS tedavi PD için standart tedavi, esansiyel tremor ve distoni parçasıdır ve tanıttı ve küme baş ağrısı, epilepsi, Gilles de la Tourette sendromu, obsesif kompulsif bozukluk ve depresyon gibi diğer koşulları bir dizi test ediliyor. Şu anda, tüm klinik stimülasyon paradigmalar sürekli açık-döngü stimülasyon istihdam ve bu basit stimülasyon paradigmalar genellikle etkili olmasına rağmen, bunların önemli ölçüde hastalığın uygun biyomarkerların onları duyarlı hale ve böylece bilinçli, hastada uyarılması optimize ederek geliştirilebilir umulmaktadır Belirli bir şekilde. Yöntem, burada özetlenen verir öncesinde içselleştirme ve pil ve uyarıcısı implantasyonuna ilk ameliyatı (elektrot implantasyonu), sonra dışa hastalarda ADBS bir test. Bu yöntemi kullanarak, bu orada umulmaktadıraraştırmacılar DBS kullanıldığı için bozuklukların yelpazesinde biyomarkörler bir dizi kullanarak ADBS etkinliğini araştırmak olduğunu ön. Bu da kronik implante klinik ortamda denemeler yol açabilir. Biz kullanılan ve başarılı olmak için bulduk protokolü yukarıda belirtilmiştir. Başarılı ADBS elde etmek amacıyla işlem ince ayar için kritik bir dizi adım ayırt. Bu basit ADBS kurulum kontrol edilebilir parametreler gerilimi, tetikleme eşiğini, stimülasyon teması ve rampa süresini içerir. Bunların hepsi (parestezi) ve kapalı stimülasyon anahtarlama yan etkilerine karşı dengeli olmalıdır, teknik sorunlar (tekrarlayan &#39;öz&#39; tetikleme) ve klinik etkinliği. Üzerine stimülasyon Açılması ve kapatılması, filtreleme rağmen, potansiyel ilgi frekans aralığı içine sızıntı olabilir LFP bir gerilim bağımlı dışlayıcı neden olur. Bu ciddi ise, hatta bir yokluğunda kendi kendine tetiklemek için sistem neden olabilirbiyomarker sinyali yükseklik,-burada yerel alan potansiyeli beta aktivitesi. Etkili ADBS her zaman olmak ve bu nedenle güvenli olduğu bilinen CDBs taklit sonuçları gibi bu bir güvenlik sorununu temsil etmez. Ancak, beta genliğine reaktiflik eksikliği ve CDBs ADBS üzerinde herhangi bir potansiyel yarar, bu nedenle kaybına neden yoktur. Biz, gerekirse, kendinden-tetikleme, uyarım gerilim azaltma eşiğini yükselterek veya stimülasyon değiştirirken önlenebildi olduğu bulunmuştur. Ve kapalı ADBS içinde yanıt muhafaza ederken parestezi önlenmesiyle ilgili olarak henüz tatminkar bir uzlaşma olduğu bulunmuştur üzerinde uyarımın 250 msn rampa. Şu anda parametreler, hastalarda en iyi cevap profilini elde etmek için sezgisel olarak ayarlanması ve biz henüz güvenilir bunu başarmak için grup seviyesinde uygulanabilir tutarlı kurallar tespit var, değil. Bununla birlikte, şimdiye kadar incelenen tüm hastalarda, biz buldukvoltaj, tetikleme eşiğinin ve stimülasyon kişinin bu buluşsal ayarlama etkili ADBS etkin ve en iyi parametreleri en az 30 dakika içinde tespit edilmiştir. Bu yan etkiler (açma / kapama anahtarlama itibaren parestezi) ve dışlayıcı kontaminasyon (muhtemelen doku-elektrot kapasitesine bağlı) yönetim daha fazla araştırılmalı ve daha iyi azaltılması ile ilgili daha genel kuralları türetmek için anlaşılabilir umulmaktadır. Keşif için potansiyel parametre uzayı da daha büyük ve büyümeye biyomarkerler ve stimülasyon algoritmaların karmaşıklığı gibi daha karmaşık hale gelecektir. Örneğin, yüksek frekanslı güç oranları, faz genliği birleştirme ve beta değişkenlik tüm Parkinson durumuna 9,10,12,17 ile ilgili olduğu gösterilmiştir. Bu yazıda tarif edildiği gibi bir yöntem bu tür parametreleri ve yan etki profili ek olarak uyarım klinik etkinliği üzerindeki etkisinin sistematik araştırma sağlamalıdır. Ancak, thorough gelecekte tüm parametrelerin optimizasyonu yerine klinik etkilerinden daha biyomarker yanıt odaklanmak DBS modelleri ve algoritmik optimizasyon rutinleri parametrenin sınırlama ampirik aranacak aralıkları izin kez kolaylaştırılmış olması muhtemeldir. Bu yöntem, geleneksel DBS ile kıyaslandığında geliştirilmiş güç tüketimi ve klinik etkinlik göstermiştir ve daha fazla biyomarkerler ve stimülasyon desenlendirme ilgili anlayışımızda ilerleme ile PH iyileşme potansiyeline sahiptir. DBS, kullanılan daha az temel patofizyolojisi ile ilgili olarak bilinmektedir ve bu nedenle karşılık gelen biyolojik tam olarak tespit edilmesi henüz başka koşullarda. Önemli fazla araştırma tam Parkinsonizmde ADBS potansiyelini koşum ve şiddeti ve düşüklüğü zamanla dalgalanma olduğu diğer potansiyel nörolojik ve nöropsikiyatrik koşulları bir dizi onun yapılabilirliğini araştırmak için gereklidir.

Parkinson hastalığı, uzun vadeli tıbbi tedavi 1 tatmin edici olduğu için ortak bir ölçüde devre dışı dejeneratif hareket bozukluğudur. DBS gelişmiş ilaca dirençli PD için etkilidir ama etkinliği, yan etkileri açısından sınırlı ve 2 mal edilir. Geleneksel uyarım bir hareket bozuklukları uzmanı tarafından sezgisel olarak ayarlanır ve sonraki klinik ziyareti kadar değişiklik olmadan sürekli çalışan bırakılır. Tipik stimülasyon parametreleri 60 msn darbe genişliği, 3 V yoğunluk ve 130 Hz tekrarlama vardır. Ancak, bu sürekli yüksek voltaj stimülasyonu normal motor işleyişi 3 engelleyebilir. Adaptif DBS (ADBS) 4 - Kalp atışlarının kadar başarılı sonuç ilişkili bir iyileşme ile birlikte, DBS benzer altta yatan beyin ritimleri o duyarlı yaparak geliştirilebilir umulmaktadır, karmaşık duyarlı kapalı döngü sistemleri için basit açık döngü sistemleri geçiş var 5. OrdADBS gerçekleştirmek için er, bu hastalığın güvenilir Biyobelirteçleri tanımlamak için öncelikle önemlidir. Parkinson hastalığı belirgin beta (13-33 Hz) titreşimler bazal ganglia devre 2 boyunca kaydedildi ile karakterize edilir. Bu beta salınımlar klinik eyaletinde 6,7 iyileşme oranında levodopa ve DBS tarafından bastırılır. Bunlar, kararlı ve uzun vadede sağlamdır ve onları biyolojik 8 için cazip hedefler bir klinik DBS için kullanılan aynı elektrodlardan kaydedilebilir. Beta salınımlar ek olarak, başka, daha karmaşık, potansiyel biyolojik bir dizi 2,9-12 semptomların şiddeti ile ilgili olduğu gösterilmiştir olduğu tespit edilmiştir. PH 13 insan primat modelinde - ADBS ilkesinin kanıtı artık olmayan gösterilmiştir. Bu sabit bir gecikmeden sonra DBS uyarılmasını tetikleyen nöronun ateşleme ile stimülasyon kontrol etmek için tek kortikal motor nöron kullanılmıştır. Çalışmada uyum bildirdiive uyarım geleneksel DBS daha etkili oldu. Son çalışmalar beri başarıyla, insanlara bu vallahi makalede 14 sunulmuştur hangi yöntemi ADBS genişletmiştir. Bu çalışmada, önce kendi tellerin içselleştirilmesi ve pil / uyancısına bağlantısı hemen ameliyat sonrası dönemde PD ile hasta incelendi. Beta salınımlar online gerçek zamanlı olarak izlenebilir ve yüksek frekanslı stimülasyon zamanlamasını kontrol etmek için kullanıldı. Bu güç tüketiminde bir&gt;% 50 azalma ve standart uyarma ile karşılaştırıldığında, hareket bozukluğunun% 25 iyileşmeye yol açmıştır. Bu sonuçlar, eşikler ve etkin stimülasyon parametreleri değiştirmek yanı sıra ilaç seviyeleri olabilir kronik implante durumda çoğaltılması gerekir. Gibi, biyolojik belirteçler ve kontrol algoritmaları buna göre ayarlanır ve uyumlu olması gerekir ve gerçekte de bu farklı parametre ortamına uyum için daha fazla karmaşıklık gerekebilir. Uzun vadeli st için donanımlı cihazlarimulation ve kayıt şu anda geliştirilen ve 15 ayar bir araştırma trialed ediliyor. Bu arada performansını destekleyecek adaptif DBS ve algoritmaların olası yararları daha değerlendirilecek ve rafine edilmesi sağlayacak bir platform için bir ihtiyaç vardır. Hataları ve alt-optimal yaklaşımlar sistemleri kronik kullanım için içselleştirilmiş kez tersine daha zor olduğu için, bu önemli bir adımdır. Ayrıca, akut çalışmalar kronik içselleştirilmiş adaptif DBS sistemi geliştirmek örtülü zorlukların üstesinden çabalarını motive etmek gereklidir. Bu yöntemler raporun amacı etkinliğini maksimize etmek ve yan etkileri / güç tüketimini en aza indirecek şekilde DBS hastalarda farklı biyomarkerler ve stimülasyon paradigmalar bir dizi keşfetmek ve parametrelerini optimize etmek için araştırmacılar sağlamaktır. Bu Parkinson hastalarında etkili olduğu türünün ilk yöntem ve henüz nispeten basit ve kolay uygulanır. Yöntem, t tasarlanmıştırkimin için orada bilinen bir LFP biyomarkerdir ve post-operatif (elektrot telleri önce pil / uyarıcısı ekleme ekstra-kranyal ve deney için kullanılabilir kadar 1 hafta süre) Dışsallaşmanın bir dönemi vardır kim o herhangi DBS hastayı araştırmak.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">StimRecord Amplifier (3-37 Hz)</td>
			<td style="width:71px;">In house</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td style="width:167px;">Common mode rejection, 3-37Hz (bandpass), x9500 amplifier. See - Eusebio, A et al. Deep brain stimulation can suppress pathological synchronisation in parkinsonian patients. JNNP (5), 569&#8211;573 (2011)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1401 Digital acquisition unit</td>
			<td style="width:71px;">CED</td>
			<td style="width:119px;">Micro 1401-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Spike 2 software</td>
			<td style="width:71px;">CED</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stimulator</td>
			<td style="width:71px;">In house</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>Biphase, variable, ramped stimulator. See - Little et al. Adaptive deep brain stimulation in advanced Parkinson&#39;s disease. Annals of Neurology 2013.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Gel electrode reference pad</td>
			<td style="width:71px;">Axelgaard</td>
			<td style="width:119px;">895220</td>
			<td>5x5 cm PALS platinum gel electrode pad</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

controlling parkinson's disease with adaptive deep brain stimulation

Adaptif derin beyin stimülasyonu (ADBS) hastalığı ve ilaç durumu dalgalanan göre gerçek zamanlı olarak uyarılması optimize ederek Parkinson hastalığının tedavisini geliştirmek için potansiyele sahiptir. Adaptif DBS bugünkü gerçekleşmesi biz kayıt ve erken post-operatif dönemde Parkinson hastalığı olan hastaların subtalamik çekirdek implante DBS elektrotlar uyarır. Yerel alan potansiyelleri dijital, hastaya özel beta tepe noktası çevresinde tekrar filtre doğrultulmuş ve beta amplitüd çevrimiçi bir okuma vermek için yuvarlatılmıştır bir veri edinme ünitesi geçirilmeden önce 3 ve 47 Hz arasında, süzüldü analog bulunmaktadır. Beta genliği için bir eşik, geçti ise, uyancısına bir tetikleme sinyali geçtiği, buluşsal ayarlanır. Stimülatör sonra 250 ms üzerinde, önceden belirlenmiş bir klinik açıdan etkili voltaja uyarılması rampaları ve beta genlik tekrar eşik değerinin altına düşene kadar teşvik eder.Uyarım artan beta iktidar dönemlerinde rampalı DBS kısa bölüm ile bu şekilde devam eder. Klinik etkinlik Unified Parkinson Derecelendirme Ölçeği (BPHDÖ) dan puan seçimini kullanarak motor fonksiyon kör ve kör bir video değerlendirme yoluyla stabilizasyonu (5 dk) en az süre sonra değerlendirilir. Son çalışmalar ADBS güç tüketiminde bir azalmaya hem de geleneksel DBS grubuna kıyasla klinik puan bir iyileşme göstermiştir. Kronik ADBS şimdi Parkinsonizmde trialed olabilir.

Bu yöntemi kullanarak elde edilen sonuçlar yeni beta genlik için bu protokolü (Şekil 1) 14 kullanılarak yayınlanmıştır. Bu çalışma, klinik olarak etkili stimülasyon uyarılmasından zaman içinde bir&gt;% 50 azalma (p &lt;0.001) rağmen elde edilebilir olduğunu göstermiştir. Bu giderek sabit bir tetikleme eşiğinin (1-t testi, t 7 = 3.2, p = 0.01 2-kuyruklu) rağmen düşmesi eğilimi de uyarım o zaman not oldu. Motor puanları sırasıyla kör ve kör koşullarda ADBS boyunca% 66 ve% 50 ile geliştirilmiştir. Toplam uyarım düşük miktarda olmasına rağmen - klinik sonuçlar,% 29 idi (p = 0.03) ve konvansiyonel DBS grubu (kör ve sırasıyla kör, şekil 2) ile karşılaştırıldığında ADBS grubunda% 27 (p = 0.005) daha iyi bir. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg"src = &quot;/ files/ftp_upload/51403/51403fig1.jpg&quot; /&gt; Externalized konularda adaptif derin beyin stimülasyonu için Şekil 1. Deneysel kurulum. Deneysel kurulum. Bipolar yerel alan potansiyel (LFP) (3-37 Hz) ve güçlendirir (x9, 100) filtreler özel inşa StimRecord amplifikatör geçirilir. Analog (A) çıkışı, bir taşınabilir bilgisayar üzerinde görüntülenen bir dijital (D) sinyaline dönüştüren bir veri toplama birimine geçirilmektedir. Sinyal dijital gerçek zamanlı olarak beta tepe noktası çevresinde, süzüldü ve giderilmesi ve süzme ile beta genlik dönüştürülür. Bir eşik beta güç eşiği aşarsa 2 kutuplu kayıt elektrotlar arasında bir monopolar Montajda uyarılması tetikler ayarlanır. Beta güç eşiğin altına düştüğünde tekrar uyarılması sonlandırır. (Nöroloji Annals izni ile yayımlanmaktadır.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg" target="_blank">bir lar görmek için buraya tıklayınız</a>Bu rakamın ger versiyonu. <img alt="Şekil 2," fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2.jpg" /> Kör uzmanlar (B) tarafından deneysel oturumlarda (A) sırasında ya da video kayıtları kör değerlendirilen Şekil 2. Klinik gelişmeler. Farklı stimülasyon koşulları ± SEM% hemibody BPHDÖ puanları değişiklik (20, 22, ve 23) idi. Soyadları yanlış keşif oranı prosedürü ile çoklu karşılaştırmalar için düzeltme aşağıdaki önemli farklılıklar göstermektedir. Tüm değişiklikler rastgele uyarılması için kör puanı hariç, uyarılmamış devletten anlamlıydı (Nöroloji Annals izni ile yayımlanmaktadır.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" target="_blank">daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız</a>Bu rakamın.

Watch this Scientific Journal Video about Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation at JoVE.com

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

Adaptif derin beyin stimülasyonu (ADBS) belirtileri azaltmaları ve geleneksel derin beyin stimülasyonu (CDB&#39;leri) göre güç tüketimini azaltarak, Parkinson hastalığı için etkilidir. ADBS biz gerçek zamanlı bir yerel alan potansiyel biyogöstergesini (beta salınım genlik) izlemek ve stimülasyon zamanlamasını kontrol etmek için kullanabilirsiniz.

Adaptif Derin Beyin Stimülasyonu İle Parkinson Hastalığı kontrol

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

controlling-parkinson-s-disease-with-adaptive-deep-brain-stimulation

Research

JoVE Journal

Medicine

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

22.0K Görüntüleme.  University of Oxford.  Adaptif derin beyin stimülasyonu (ADBS) belirtileri azaltmaları ve geleneksel derin beyin stimülasyonu (CDB'leri) göre güç tüketimini azaltarak, Parkinson hastalığı için etkilidir. ADBS biz gerçek zamanlı bir yerel alan potansiyel biyogöstergesini (beta salınım genlik) izlemek ve stimülasyon zamanlamasını kontrol etmek için kullanabilirsiniz. 

Video: Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

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

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through implanted electrodes. Deep brain stimulation was first implemented as a therapeutic modality by Benabid et al. in the late 1980s, when he used this technique to stimulate the ventral intermediate nucleus of the thalamus for the treatment of tremor 1. Currently, the procedure is used to treat patients who fail to respond adequately to medical management for diseases such as Parkinson's, dystonia, and essential tremor. The efficacy of this procedure for the treatment of Parkinson's disease has been demonstrated in well-powered, randomized controlled trials 2. Presently, the U.S. Food and Drug Administration has approved DBS as a treatment for patients with medically refractory essential tremor, Parkinson's disease, and dystonia. Additionally, DBS is currently being evaluated for the treatment of other psychiatric and neurological disorders, such as obsessive compulsive disorder, major depressive disorder, and epilepsy. 
DBS has not only been shown to help people by improving their quality of life, it also provides researchers with the unique opportunity to study and understand the human brain. Microelectrode recordings are routinely performed during DBS surgery in order to enhance the precision of anatomical targeting. Firing patterns of individual neurons can therefore be recorded while the subject performs a behavioral task. Early studies using these data focused on descriptive aspects, including firing and burst rates, and frequency modulation 3. More recent studies have focused on cognitive aspects of behavior in relation to neuronal activity 4,5. This article will provide a description of the intra-operative methods used to perform behavioral tasks and record neuronal data with awake patients during DBS cases. Our exposition of the process of acquiring electrophysiological data will illuminate the current scope and limitations of intra-operative human experiments.

Deep brain stimulation surgery offers a unique opportunity to examine information encoding in the awake human brain. This article will describe intra-operative methods used to perform cognitive and behavioral tasks while simultaneously acquiring physiological data such as EMG, single-unit neuronal activity and/or local field potentials.

Derin beyin stimülasyonu Cerrahi Uygulanan Uyanık İnsanlar İntraoperatif Davranış Görevler

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

Tıp

Development of a Unilaterally-lesioned 6-OHDA Mouse Model of Parkinson's Disease

The unilaterally lesioned 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesioned rat model of Parkinson's disease (PD) has proved to be invaluable in advancing our understanding of the mechanisms underlying parkinsonian symptoms, since it recapitulates the changes in basal ganglia circuitry and pharmacology observed in parkinsonian patients1-4. However, the precise cellular and molecular changes occurring at cortico-striatal synapses of the output pathways within the striatum, which is the major input region of the basal ganglia remain elusive, and this is believed to be site where pathological abnormalities underlying parkinsonian symptoms arise3,5.
In PD, understanding the mechanisms underlying changes in basal ganglia circuitry following degeneration of the nigro-striatal pathway has been greatly advanced by the development of bacterial artificial chromosome (BAC) mice over-expressing green fluorescent proteins driven by promoters specific for the two striatal output pathways (direct pathway: eGFP-D1; indirect pathway: eGFP-D2 and eGFP-A2a)8, allowing them to be studied in isolation. For example, recent studies have suggested that there are pathological changes in synaptic plasticity in parkinsonian mice9,10. However, these studies utilised juvenile mice and acute models of parkinsonism. It is unclear whether the changes described in adult rats with stable 6-OHDA lesions also occur in these models. Other groups have attempted to generate a stable unilaterally-lesioned 6-OHDA adult mouse model of PD by lesioning the medial forebrain bundle (MFB), unfortunately, the mortality rate in this study was extremely high, with only 14% surviving the surgery for 21 days or longer11. More recent studies have generated intra-nigral lesions with both a low mortality rate &gt;80% loss of dopaminergic neurons, however expression of L-DOPA induced dyskinesia11,12,13,14 was variable in these studies. Another well established mouse model of PD is the MPTP-lesioned mouse15. Whilst this model has proven useful in the assessment of potential neuroprotective agents16, it is less suitable for understanding mechanisms underlying symptoms of PD, as this model often fails to induce motor deficits, and shows a wide variability in the extent of lesion17, 18.
Here we have developed a stable unilateral 6-OHDA-lesioned mouse model of PD by direct administration of 6-OHDA into the MFB, which consistently causes &gt;95% loss of striatal dopamine (as measured by HPLC), as well as producing the behavioural imbalances observed in the well characterised unilateral 6-OHDA-lesioned rat model of PD. This newly developed mouse model of PD will prove a valuable tool in understanding the mechanisms underlying generation of parkinsonian symptoms.

Development of a Unilaterally-lesioned 6-OHDA Mouse Model of Parkinson&#039;s Disease

A protocol for performing unilateral 6-OHDA lesions of the medial forebrain bundle in mice is described. This method has a low mortality rate (13.3 %) with 89% of the surviving animals showing &#62;95% loss of striatal dopamine and 90.63&#177;-4.02 % ipsiversive rotational bias towards the side of the lesion.

Parkinson Hastalığının tek taraflı lezyonlanmıştır 6-OHDA Mouse Model Geliştirme

The unilaterally lesioned 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesioned rat model of Parkinson's disease (PD) has proved to be invaluable in advancing our ...

MALDI Imaging Mass Spectrometry of Neuropeptides in Parkinson's Disease

MALDI imaging mass spectrometry (IMS) is a powerful approach that facilitates the spatial analysis of molecular species in biological tissue samples2 (Fig.1). A 12 &mu;m thin tissue section is covered with a MALDI matrix, which facilitates desorption and ionization of intact peptides and proteins that can be detected with a mass analyzer, typically using a MALDI TOF/TOF mass spectrometer. Generally hundreds of peaks can be assessed in a single rat brain tissue section. In contrast to commonly used imaging techniques, this approach does not require prior knowledge of the molecules of interest and allows for unsupervised and comprehensive analysis of multiple molecular species while maintaining high molecular specificity and sensitivity2. Here we describe a MALDI IMS based approach for elucidating region-specific distribution profiles of neuropeptides in the rat brain of an animal model Parkinson's disease (PD). 
PD is a common neurodegenerative disease with a prevalence of 1% for people over 65 of age3,4. The most common symptomatic treatment is based on dopamine replacement using L-DOPA5. However this is accompanied by severe side effects including involuntary abnormal movements, termed L-DOPA-induced dyskinesias (LID)1,3,6. One of the most prominent molecular change in LID is an upregulation of the opioid precursor prodynorphin mRNA7. The dynorphin peptides modulate neurotransmission in brain areas that are essentially involved in movement control7,8. However, to date the exact opioid peptides that originate from processing of the neuropeptide precursor have not been characterized. Therefore, we utilized MALDI IMS in an animal model of experimental Parkinson's disease and L-DOPA induced dyskinesia. 
MALDI imaging mass spectrometry proved to be particularly advantageous with respect to neuropeptide characterization, since commonly used antibody based approaches targets known peptide sequences and previously observed post-translational modifications. By contrast MALDI IMS can unravel novel peptide processing products and thus reveal new molecular mechanisms of neuropeptide modulation of neuronal transmission. While the absolute amount of neuropeptides cannot be determined by MALDI IMS, the relative abundance of peptide ions can be delineated from the mass spectra, giving insights about changing levels in health and disease. In the examples presented here, the peak intensities of dynorphin B, alpha-neoendorphin and substance P were found to be significantly increased in the dorsolateral, but not the dorsomedial, striatum of animals with severe dyskinesia involving facial, trunk and orolingual muscles (Fig. 5). Furthermore, MALDI IMS revealed a correlation between dyskinesia severity and levels of des-tyrosine alpha-neoendorphin, representing a previously unknown mechanism of functional inactivation of dynorphins in the striatum as the removal of N-terminal tyrosine reduces the dynorphin's opioid-receptor binding capacity9. This is the first study on neuropeptide characterization in LID using MALDI IMS and the results highlight the potential of the technique for application in all fields of biomedical research.

MALDI Imaging Mass Spectrometry of Neuropeptides in Parkinson&#039;s Disease

Dopamine replacement pharmacotherapy using L-DOPA is the most commonly used symptomatic treatment of Parkinson&#x2019;s disease, but is accompanied by side effects including involuntary abnormal movements, termed dyskinesia 1. Here, a protocol for MALDI imaging mass spectrometry is presented that detects changes in rat brain neuropeptide levels related to dyskinesia.

Parkinson Hastalığında nöropeptitler MALDI Görüntüleme Kütle Spektrometresi

MALDI imaging mass spectrometry (IMS) is a powerful approach that facilitates the spatial analysis of molecular species in biological tissue samples2 ...

Skin Punch Biopsy Explant Culture for Derivation of Primary Human Fibroblasts

Tissues and cell lines derived from an individual with disease are ideal sources to study disease-related cellular phenotypes. Patient-derived fibroblasts in this protocol have been successfully used in the derivation of induced pluripotent stem cells to model disease1. Early passages of these fibroblasts can also be used for cell-based functional assays to study specific disease pathways, mechanisms2 and subsequent drug screening approaches. The advantage of the presented protocol over enzymatic procedures are 1) the reproducibility of the technique from small amounts of tissue derived from older patients, e.g. patients affected with Parkinson's disease, 2) the technically simple approach over more challenging methodologies using enzymatic treatments, and 3) the time consideration: this protocol takes 15-20 min and can be performed immediately after biopsy arrival. Enzymatic treatments can take up to 4 hr and have the problems of overdigestion, reduction of cell viability and subsequent attachment of cells when not handled properly. This protocol describes the dissection and preparation of a 4-mm human skin biopsy for derivation of a fibroblast culture and has a very high success rate which is important when dealing with patient-derived tissue samples. In this culture, keratinocytes migrate out of the biopsy tissue within the first week after preparation. Fibroblasts appear 7-10 days after the first outgrowth of keratinocytes. DMEM high glucose media supplemented with 20% FBS favors the growth of fibroblasts over keratinocytes and fibroblasts will overgrow the keratinocytes. After 2 passages keratinocytes have been diluted out resulting in relatively homogenous fibroblast cultures which expresses the fibroblast marker SERPINH1 (HSP-47). Using this approach, 15-20 million fibroblasts can be derived in 4-8 weeks for cell banking. The skin dissection takes about 15-20 min, cells are then monitored once a day under the microscope, and media is changed every 2-3 days after attachment and outgrowth of cells.

The fibroblast explant culture protocol from human skin punch biopsies is a technically robust and simple way to derive skin cells within 4-8 weeks for banking of about 15-20 million cells at a low passage number.

İlköğretim İnsan Fibroblastlar türetilmesi için Cilt Punch Biyopsi Eksplantın Kültür

Tissues and cell lines derived from an individual with disease are ideal sources to study disease-related cellular phenotypes. Patient-derived fibroblasts ...

Isolation of Soluble and Insoluble PrP Oligomers in the Normal Human Brain

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform PrPSc 1. PrPC is detergent-soluble and sensitive to proteinase K (PK)-digestion, whereas PrPSc forms detergent-insoluble aggregates and is partially resistant to PK2-6. The conversion of PrPC to PrPSc is known to involve a conformational transition of &alpha;-helical to &beta;-sheet structures of the protein. However, the in vivo pathway is still poorly understood. A tentative endogenous PrPSc, intermediate PrP* or "silent prion", has yet to be identified in the uninfected brain7.
Using a combination of biophysical and biochemical approaches, we identified insoluble PrPC aggregates (designated iPrPC) from uninfected mammalian brains and cultured neuronal cells8, 9. Here, we describe detailed procedures of these methods, including ultracentrifugation in detergent buffer, sucrose step gradient sedimentation, size exclusion chromatography, iPrP enrichment by gene 5 protein (g5p) that specifically bind to structurally altered PrP forms10, and PK-treatment. The combination of these approaches isolates not only insoluble PrPSc and PrPC aggregates but also soluble PrPC oligomers from the normal human brain. Since the protocols described here have been used to isolate both PrPSc from infected brains and iPrPC from uninfected brains, they provide us with an opportunity to compare differences in physicochemical features, neurotoxicity, and infectivity between the two isoforms. Such a study will greatly improve our understanding of the infectious proteinaceous pathogens. The physiology and pathophysiology of iPrPC are unclear at present. Notably, in a newly-identified human prion disease termed variably protease-sensitive prionopathy, we found a new PrPSc that shares the immunoreactive behavior and fragmentation with iPrPC 11, 12. Moreover, we recently demonstrated that iPrPC is the main species that interacts with amyloid-&beta; protein in Alzheimer disease13. In the same study, these methods were used to isolate Abeta aggregates and oligomers in Alzheimer's disease13, suggesting their application to non-prion protein aggregates involved in other neurodegenerative disorders.

A new species of cellular prion protein (PrPC) has recently been identified in uninfected human brains using the methods described here. These methods can be used to isolate various PrP species, while some of them are also useful in isolating other misfolded protein aggregates from human brains.

Normal İnsan Beyin Çözünür ve çözünmez PrP Oligomerleri İzolasyonu

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform ...

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease

Parkinson's disease (PD) is the second most common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is the most important risk factor, cases of PD will increase during the next decades 2. Next to pathological protein folding and impaired protein degradation pathways, alterations of mitochondrial function and morphology were pointed out as further hallmark of neurodegeneration in PD 3-11.
After years of research in murine and human cancer cells as in vitro models to dissect molecular pathways of Parkinsonism, the use of human fibroblasts from patients and appropriate controls as ex vivo models has become a valuable research tool, if potential caveats are considered. Other than immortalized, rather artificial cell models, primary fibroblasts from patients carrying disease-associated mutations apparently reflect important pathological features of the human disease.
Here we delineate the procedure of taking skin biopsies, culturing human fibroblasts and using detailed protocols for essential microscopic techniques to define mitochondrial phenotypes. These were used to investigate different features associated with PD that are relevant to mitochondrial function and dynamics. Ex vivo, mitochondria can be analyzed in terms of their function, morphology, colocalization with lysosomes (the organelles degrading dysfunctional mitochondria) and degradation via the lysosomal pathway. These phenotypes are highly relevant for the identification of early signs of PD and may precede clinical motor symptoms in human disease-gene carriers. Hence, the assays presented here can be utilized as valuable tools to identify pathological features of neurodegeneration and help to define new therapeutic strategies in PD.

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson&#039;s Disease

Fibroblasts from patients carrying mutations in Parkinson's disease-causing genes represent an easily accessible ex vivo model to study disease-associated phenotypes. Live cell imaging gives the opportunity to study morphological and functional parameters in living cells. Here we describe the preparation of human fibroblasts and subsequent monitoring of mitochondrial phenotypes.

Parkinson Hastalığı Alanında Mitokondriyal Fenotiplerinin İzleme İlköğretim İnsan Fibroblast Kullanımı

Parkinson's disease (PD) is the second most  common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is  the most important ...

Gene-environment Interaction Models to Unmask Susceptibility Mechanisms in Parkinson's Disease

Lipoxygenase (LOX) activity has been implicated in neurodegenerative disorders such as Alzheimer&#39;s disease, but its effects in Parkinson&#39;s disease (PD) pathogenesis are less understood. Gene-environment interaction models have utility in unmasking the impact of specific cellular pathways in toxicity that may not be observed using a solely genetic or toxicant disease model alone.&#160;To evaluate if distinct LOX isozymes selectively contribute to PD-related neurodegeneration, transgenic (i.e. 5-LOX and 12/15-LOX deficient) mice can be challenged with a toxin that mimics cell injury and death in the disorder.&#160;Here we describe the use of a neurotoxin, 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), which produces a nigrostriatal lesion to elucidate the distinct contributions of LOX isozymes to neurodegeneration related to PD. The use of MPTP in mouse, and nonhuman primate, is well-established to recapitulate the nigrostriatal damage in PD.&#160;The extent of MPTP-induced lesioning is measured by HPLC analysis of dopamine and its metabolites and semi-quantitative Western blot analysis of striatum for tyrosine hydroxylase (TH), the rate-limiting enzyme for the synthesis of dopamine. To assess inflammatory markers, which may demonstrate LOX isozyme-selective sensitivity, glial fibrillary acidic protein (GFAP) and Iba-1 immunohistochemistry are performed on brain sections containing substantia nigra, and GFAP Western blot analysis is performed on striatal homogenates.&#160;This experimental approach can provide novel insights into gene-environment interactions underlying nigrostriatal degeneration and PD.

Gene-environment Interaction Models to Unmask Susceptibility Mechanisms in Parkinson&#039;s Disease

Lipoxygenase (LOX) isozymes can generate products that may increase or decrease neuroinflammation and neurodegeneration.&#160;A gene-environment interaction study could identify LOX isozyme-specific effects. Using the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) model of nigrostriatal damage in two LOX isozyme-deficient transgenic lines allows for comparison of the contribution of LOX isozymes on dopaminergic integrity and inflammation.

Parkinson Hastalığında Maskeyi Düşürme Duyarlılık Mekanizmalarına Gen-Çevre Etkileşim Modelleri

Lipoxygenase (LOX) activity has been implicated in neurodegenerative disorders such as Alzheimer&#39;s disease, but its effects in Parkinson&#39;s disease ...

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Development of an Alpha-synuclein Based Rat Model for Parkinson's Disease via Stereotactic Injection of a Recombinant Adeno-associated Viral Vector

In order to study the molecular pathways of Parkinson&#39;s disease (PD) and to develop novel therapeutic strategies, scientific investigators rely on animal models. The identification of PD-associated genes has led to the development of genetic PD models. Most transgenic &#945;-SYN mouse models develop gradual &#945;-SYN pathology but fail to display clear dopaminergic cell loss and dopamine-dependent behavioral deficits. This hurdle was overcome by direct targeting of the substantia nigra with viral vectors overexpressing PD-associated genes. Local gene delivery using viral vectors provides an attractive way to express transgenes in the central nervous system. Specific brain regions can be targeted (e.g. the substantia nigra), expression can be induced in the adult setting and high expression levels can be achieved. Further, different vector systems based on various viruses can be used. The protocol outlines all crucial steps to perform a viral vector injection in the substantia nigra of the rat to develop a viral vector-based alpha-synuclein animal model for Parkinson&#39;s disease.

Development of an Alpha-synuclein Based Rat Model for Parkinson&#039;s Disease via Stereotactic Injection of a Recombinant Adeno-associated Viral Vector

This manuscript describes how viral vector-mediated local gene delivery provides an attractive way to express transgenes in the central nervous system. The protocol outlines all crucial steps to perform a viral vector injection in the substantia nigra of the rat to develop a viral vector-based animal model for Parkinson's disease.

Bir rekombinant adeno-ilişkili viral vektörün stereotaktik enjeksiyon yoluyla Parkinson Hastalığı için bir alfa-sinüklein Bazlı Fare Modeli Geliştirme

In order to study the molecular pathways of Parkinson&#39;s disease (PD) and to develop novel therapeutic strategies, scientific investigators rely on ...