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

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 ...

<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>

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 ...

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

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

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

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

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

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

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

A Simple Behavioral Assay for Testing Visual Function in Xenopus laevis

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

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

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 ...

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

C57BL/6 farelerde deneysel otoimmün nörite fonksiyonel ve Neuropathological değerlendirmeler için ikna etmek için basit bir yaklaşım

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