Name: a simple stimulatory device for evoking point-like tactile stimuli: a searchlight for lfp to spike transitions
Uploaded: 2014-03-25T13:00:00
Description: 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

С.Н. и AGZ были поддержаны PON 01-01297 VIRTUALAB средств.

Этические себе Чтобы изучить, как сенсорные стимулы представлены нейронной активности нет альтернативы использованию животных и использованием естественных подхода в. Все животные были обработаны по итальянских и европейских законов о лечении животных в нау?...

<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>

Эта работа впервые представлен новый, простой и недорогой прибор, позволяющий доставить быстро и пространственно точечные сенсорные стимулы. Тогда рандомизированы в паре протокол стимуляции импульс и набор вычислительных анализов были подтверждены. Общая цель заключается в создани?...

В контексте обработки сигналов импульсной характеристики обеспечивает фундаментальную характеристику поведения динамической системы. Хотя идеальный импульс стимул практически не достижимо, можно получить разумное приближение его с помощью исполнительного элемента, который генерирует высокочастотные перемещений. Этот тип света тактильной-вибростимуляции, как известно, цель как глубокий кожи (например, быстро реагирует, быстро адаптируется Pacinian тельца) 2 и поверхностные рецепторы (например низкопороговое медленно переходники Меркель Discoid структур) 2. Текущие устройства стимуляция, в основном пьезоэлектрические приводы, взимается с рядом недостатков, не в последнюю очередь резонансов и малых смещений. Чтобы преодолеть эти недостатки, альтернативная реализация импульс-как стимуляции предлагается с помощью притупленную наконечник (наконечник кактус сглажены в нашем случае) вертикальноустановленный на мембранный центре среднего класса динамика. Это обеспечивает преимущество больших перемещений и более широкий спектр частот. Эффективное применение такого устройства было изучение соответствующей нейрофизиологической проблеме LFPs чтобы шипы зависимость. Из-за тонкой временной связи между этими электрическими событий мелко регулируется устройство было необходимо для доставки периферийные стимулы. Стимулы должны были быть, как быстро и пространственно селективный, насколько это возможно для того, чтобы уменьшить &quot;фоновый шум&quot; и обострить сигналы интерес. Для этой цели, устройство стимуляции и протокол доставки стимулом были совместно оптимизирована для выполнения этой задачи. В этой статье мы опишем технику и представить некоторые репрезентативные результаты. Протокол стимуляции на основе рандомизированных парных-импульсов был разработан и оптимизирован для того, чтобы избежать привыкания. Этот протокол предложены преимущество классической парыред импульсы и уменьшил возможность ложного блокировки между стимулами и спонтанных периодических всплесков активности нейронов. Используя этот рандомизированы в паре импульс можно было получить быстрые и надежные LFP и шипованные ответы и захватить особенность этих ответов, связанных с зависимостью обоих LFPs и шипами на истории стимуляции. В самом деле, из сырых ответов LFP, набор из трех LFP имеет (сам LFP, ПРИ первая производная и фазу первой производной) сильно коррелируют со средней ответ шип, также экстрагировали. Мало методы были предложены, чтобы соответствовать модели, которые предсказывают шипы из LFPs 3,4. В целом критическая точка процесса подгонки модели, общая также к предсказанию шип события из сигнала стимула, состоит соответствующем выборе целевой функции максимизации / минимизации. В то время как целый ряд целевых функций был предложитьг (например, корреляции и когерентности) 5 ни один из них совместно не захватывает всю сложность ответов шип. Соответственно, роман структуры на основе многоцелевой оптимизации вводится. Покажем, что с помощью предлагаемый разработали и это вычислительная база можно оценить набор прогнозирующих моделей на основе сильной LFP к резкому отношения.

<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

Текущий нейрофизиологические исследования имеет целью развивать методологии исследовать маршрут сигнала от нейрона к нейрону, а именно в переходах из шипов на локальное поле потенциалов (LFPs) и от LFPs к скачкам. LFPs имеют сложную зависимость от всплеска активности и их связь все еще ​​плохо изучены 1. Выяснение этих сигнальных отношений было бы полезно как для клинической диагностики (например, стимуляция парадигм для Глубокая стимуляция мозга) и для более глубокого понимания нейронных стратегий кодирования в нормальных и патологических условиях (например, эпилепсия, болезнь Паркинсона, хроническая боль). С этой целью, необходимо решить технические вопросы, связанные с стимуляции устройств, стимулирование парадигм и вычислительных анализов. Таким образом, на заказ устройство стимуляция была разработана для того, чтобы доставить стимулы хорошо регулируется в пространстве и времени, что не несут в механического резонанса. Впоследствиикак экземплификации, набор надежных LFP-шип отношений экстрагировали. Производительность устройства была исследована внеклеточных записи, совместно шипы и ответы LFP приложенному раздражителей, от крыс первичной соматосенсорной коры. Затем, с помощью многоцелевой стратегии по оптимизации, прогнозная модель для возникновения всплеска на основе LFPs оценивалась. Применение этой парадигмы показывает, что устройство надлежащим образом подходит для обеспечения высокой частоты тактильную стимуляцию, опережая общие пьезоэлектрические приводы. В качестве доказательства эффективности устройства, следующие результаты были представлены: 1) сроки и надежность ответов LFP хорошо сочетаются ответов шипованные, 2) LFPs чувствительны к истории стимуляции и захватить не только среднюю реакцию, но и проб на суда колебания в всплеска активности и, наконец, 3) с помощью LFP сигнал можно оценить зона Øе прогностические модели, которые фиксируют различные аспекты всплеска активности.

Совет экскурсионные возможности Для характеристики динамических свойств предлагаемого стимулирующего устройства, серия экспериментов были созданы. Конкретный прибор, который состоит из арсенида галлия инфракрасной области светодиод в сочетании с кремниевой фототран...

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

Для выяснения сложный переход от локального поля потенциалов (LFPs), чтобы шипы подходящий стимулятор для легких механических периферические стимулы был построен. В качестве приложения, деятельность пики, записанные с соматосенсорной коры были проанализированы многоцелевой стратегии по оптимизации. Результаты показали, что предложенная стимулятор смогла доставить тактильные раздражители с миллисекунд и миллиметрового уточнений.

Простой Стимулирующее устройство для Вызывая точечных Тактильные раздражители: Прожектор для LFP Спайк Переходы

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

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Neuroscience

Unit 1

Linear Time- Invariant Systems

SCIENTISTS IN ACTION

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

Простая сложная система подсчета очков для оценки фенотипа мыши Модели мозжечковая атаксия

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

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

Вермишель и тесты Capellini Обращение: Простые количественные показатели ловкие функции передней лапы у крыс и мышей

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

Устройство NeuroStar TMS: Проведение FDA утвержденного протокола для лечения депрессии

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

Простой способ определения этанола Чувствительность в Мухи

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

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

Экс внутриутробно электропорации и всего Экспланты полушарии: Простой экспериментальный метод исследования раннего развития коры

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

Визуализация Эффекты положительного ранний опыт, тактильная стимуляция, на дендритных морфологии и синаптические связи с Гольджи-Кокса Окрашивание

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

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

Простой Поведенческая Анализ для тестирования зрительной функции в<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

Простой Альтернатива стереотаксической инъекции для мозга Удельный нокдаун микроРНК

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

Простой полет Мельница для изучения привязных Полет в Насекомые

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

A Simple Approach to Induce Experimental Autoimmune Neuritis in C57BL/6 Mice for Functional and Neuropathological Assessments

Простой подход к побудить Экспериментальный аутоиммунный неврит мышей C57BL/6 для оценки функциональных и патологического

Experimental autoimmune neuritis (EAN) is a well-appreciated experimental model of autoimmune peripheral demyelinating diseases. EAN disease is induced by ...