Name: assessing pupil-linked changes in locus coeruleus-mediated arousal elicited by trigeminal stimulation
Uploaded: 2019-11-26T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing Pupil-linked Changes in Locus Coeruleus-mediated Arousal Elicited by Trigeminal Stimulation at JoVE.com

Het onderzoek werd gesteund door subsidies van de Universiteit van Pisa. Wij danken de heer Paolo Orsini, de heer Francesco Montanari, en mevrouw Cristina Pucci voor waardevolle technische assistentie, evenals het bedrijf I.A.C.E.R. S.r.L. voor de ondersteuning van Dr. Maria Paola Tramonti Fantozzi met een Fellowship. Tot slot bedanken we het OCM projects bedrijf voor het bereiden van harde pellets en het uitvoeren van hardheids-en veerconstante metingen.

Alle stappen volgen de richtlijnen van het ethisch comité van de Universiteit van Pisa.
1. rekrutering van deelnemers
<ol><li>Rekruteer een subject populatie volgens het specifieke doel van de studie (d.w.z. normale proefpersonen en/of patiënten, mannetjes en/of vrouwtjes, jongeren en/of ouderlingen).</li>
</ol>2. materiaal voorbereiding
<ol><li>Bereid een zachte pellet; gebruik in de handel verkrijgbare kauwgom (tabel van materialen; initiële ha...

<ol>
	<li>Hirano, Y., 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=Effects+of+chewing+on+cognitive+processing+speed.">Effects of chewing on cognitive processing speed.</a> Brain and Cognition. 81 (3), 376-381 (2013).</li><li>Hirano, Y., Onozuka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chewing+and+cognitive+function.">Chewing and cognitive function.</a> Brain and Nerve. 66 (1), 25-32 (2014).</li><li>Allen, A. P., Smith, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+chewing+gum+and+time-on-task+on+alertness+and+attention.">Effects of chewing gum and time-on-task on alertness and attention.</a> Nutritional Neuroscience. 15 (4), 176-185 (2012).</li><li>Johnson, A. J., 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=The+effect+of+chewing+gum+on+physiological+and+self-rated+measures+of+alertness+and+daytime+sleepiness.">The effect of chewing gum on physiological and self-rated measures of alertness and daytime sleepiness.</a> Physiology &amp; Behavior. 105 (3), 815-820 (2012).</li><li>Tucha, O., Mecklinger, L., Maier, K., Hammerl, M., Lange, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chewing+gum+differentially+affects+aspects+of+attention+in+healthy+subjects.">Chewing gum differentially affects aspects of attention in healthy subjects.</a> Appetite. 42 (3), 327-329 (2004).</li><li>Allen, K. L., Norman, R. G., Katz, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+chewing+gum+on+learning+as+measured+by+test+performance.">The effect of chewing gum on learning as measured by test performance.</a> Nutrition Bulletin. 33 (2), 102-107 (2008).</li><li>Smith, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+chewing+gum+on+mood,+learning,+memory+and+performance+of+an+intelligence+test.">Effects of chewing gum on mood, learning, memory and performance of an intelligence test.</a> Nutritional Neuroscience. 12 (2), 81-88 (2009).</li><li>Sakamoto, K., Nakata, H., Kakigi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+mastication+on+human+cognitive+processing:+a+study+using+event-related+potentials.">The effect of mastication on human cognitive processing: a study using event-related potentials.</a> Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 120 (1), 41-50 (2009).</li><li>Hirano, Y., 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=Effects+of+chewing+in+working+memory+processing.">Effects of chewing in working memory processing.</a> Neuroscience Letters. 436 (2), 189-192 (2008).</li><li>Roger, A., Rossi, G. F., Zirondoli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Le+r&#244;le+des+afferences+des+nerfs+cr&#226;niens+dans+le+maintien+de+l'etat+vigile+de+la+preparation+"encephale+isol&#233;".">Le r&#244;le des afferences des nerfs cr&#226;niens dans le maintien de l'etat vigile de la preparation "encephale isol&#233;".</a> Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 8 (1), 1-13 (1956).</li><li>De Cicco, V., 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=Trigeminal,+Visceral+and+Vestibular+Inputs+May+Improve+Cognitive+Functions+by+Acting+through+the+Locus+Coeruleus+and+the+Ascending+Reticular+Activating+System:+A+New+Hypothesis.">Trigeminal, Visceral and Vestibular Inputs May Improve Cognitive Functions by Acting through the Locus Coeruleus and the Ascending Reticular Activating System: A New Hypothesis.</a> Frontiers in Neuroanatomy. 11, 130 (2017).</li><li>Samuels, E. R., Szabadi, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+neuroanatomy+of+the+noradrenergic+locus+coeruleus:+its+roles+in+the+regulation+of+arousal+and+autonomic+function+part+I:+principles+of+functional+organisation.">Functional neuroanatomy of the noradrenergic locus coeruleus: its roles in the regulation of arousal and autonomic function part I: principles of functional organisation.</a> Current Neuropharmacology. 6 (3), 235-253 (2008).</li><li>Carter, M. E., 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=Tuning+arousal+with+optogenetic+modulation+of+locus+coeruleus+neurons.">Tuning arousal with optogenetic modulation of locus coeruleus neurons.</a> Nature Neuroscience. 13 (12), 1526-1533 (2010).</li><li>Rajkowski, J., Kubiak, P., Aston-Jones, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlations+between+locus+coeruleus+(LC)+neural+activity,+pupil+diameter+and+behaviour+in+monkey+support+a+role+of+LC+in+attention.">Correlations between locus coeruleus (LC) neural activity, pupil diameter and behaviour in monkey support a role of LC in attention.</a> Society for Neuroscience Abstracts. 19, 974 (1993).</li><li>Rajkowski, J., Kubiak, P., Aston-Jones, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Locus+coeruleus+activity+in+monkey:+phasic+and+tonic+changes+are+associated+with+altered+vigilance.">Locus coeruleus activity in monkey: phasic and tonic changes are associated with altered vigilance.</a> Brain Research Bulletin. 35 (5-6), 607-616 (1994).</li><li>Aln&#230;s, D., 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=Pupil+size+signals+mental+effort+deployed+during+multiple+object+tracking+and+predicts+brain+activity+in+the+dorsal+attention+network+and+the+locus+coeruleus.">Pupil size signals mental effort deployed during multiple object tracking and predicts brain activity in the dorsal attention network and the locus coeruleus.</a> Journal of Vision. 14 (4), (2014).</li><li>Murphy, P. R., O'Connell, R. G., O'Sullivan, M., Robertson, I. H., Balsters, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupil+diameter+covaries+with+BOLD+activity+in+human+locus+coeruleus.">Pupil diameter covaries with BOLD activity in human locus coeruleus.</a> Human Brain Mapping. 35 (8), 4140-4154 (2014).</li><li>Joshi, S., Li, Y., Kalwani, R. M., Gold, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+between+Pupil+Diameter+and+Neuronal+Activity+in+the+Locus+Coeruleus,+Colliculi,+and+Cingulate+Cortex.">Relationships between Pupil Diameter and Neuronal Activity in the Locus Coeruleus, Colliculi, and Cingulate Cortex.</a> Neuron. 89 (1), 221-234 (2016).</li><li>Bradshaw, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupil+size+as+a+measure+of+arousal+during+information+processing.">Pupil size as a measure of arousal during information processing.</a> Nature. 216 (5114), 515-516 (1967).</li><li>Gabay, S., Pertzov, Y., Henik, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orienting+of+attention,+pupil+size,+and+the+norepinephrine+system.">Orienting of attention, pupil size, and the norepinephrine system.</a> Attention, Perception &amp; Psychophysics. 73 (1), 123-129 (2011).</li><li>Usher, M., Cohen, J. D., Servan-Schreiber, D., Rajkowski, J., Aston-Jones, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+locus+coeruleus+in+the+regulation+of+cognitive+performance.">The role of locus coeruleus in the regulation of cognitive performance.</a> Science (New York, NY). 283 (5401), 549-554 (1999).</li><li>Laeng, B., 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=Invisible+emotional+expressions+influence+social+judgments+and+pupillary+responses+of+both+depressed+and+non-depressed+individuals.">Invisible emotional expressions influence social judgments and pupillary responses of both depressed and non-depressed individuals.</a> Frontiers in Psychology. 4, (2013).</li><li>Silvetti, M., Seurinck, R., van Bochove, M. E., Verguts, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+the+noradrenergic+system+on+optimal+control+of+neural+plasticity.">The influence of the noradrenergic system on optimal control of neural plasticity.</a> Frontiers in Behavioral Neuroscience. 7, 160 (2013).</li><li>Hoffing, R. C., Seitz, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupillometry+as+a+glimpse+into+the+neurochemical+basis+of+human+memory+encoding.">Pupillometry as a glimpse into the neurochemical basis of human memory encoding.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 27 (4), 765-774 (2015).</li><li>Kihara, K., Takeuchi, T., Yoshimoto, S., Kondo, H. M., Kawahara, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupillometric+evidence+for+the+locus+coeruleus-noradrenaline+system+facilitating+attentional+processing+of+action-triggered+visual+stimuli.">Pupillometric evidence for the locus coeruleus-noradrenaline system facilitating attentional processing of action-triggered visual stimuli.</a> Frontiers in Psychology. 6, 827 (2015).</li><li>Hayes, T. R., Petrov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupil+Diameter+Tracks+the+Exploration-Exploitation+Trade-off+during+Analogical+Reasoning+and+Explains+Individual+Differences+in+Fluid+Intelligence.">Pupil Diameter Tracks the Exploration-Exploitation Trade-off during Analogical Reasoning and Explains Individual Differences in Fluid Intelligence.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 28 (2), 308-318 (2016).</li><li>De Cicco, V., Cataldo, E., Barresi, M., Parisi, V., Manzoni, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensorimotor+trigeminal+unbalance+modulates+pupil+size.">Sensorimotor trigeminal unbalance modulates pupil size.</a> Archives Italiennes De Biologie. 152 (1), 1-12 (2014).</li><li>De Cicco, V., Barresi, M., Tramonti Fantozzi, M. P., Cataldo, E., Parisi, V., Manzoni, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+Implant-Prostheses:+New+Teeth+for+a+Brighter+Brain.">Oral Implant-Prostheses: New Teeth for a Brighter Brain.</a> PloS One. 11 (2), e0148715 (2016).</li><li>Spinnler, H., Tognoni, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Italian+standardization+and+classification+of+Neuropsychological+tests.+The+Italian+Group+on+the+Neuropsychological+Study+of+Aging.">Italian standardization and classification of Neuropsychological tests. The Italian Group on the Neuropsychological Study of Aging.</a> Italian Journal of Neurological Sciences. 8, 1 (1987).</li><li>Tramonti Fantozzi, M. P., 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=Short-Term+Effects+of+Chewing+on+Task+Performance+and+Task-Induced+Mydriasis:+Trigeminal+Influence+on+the+Arousal+Systems.">Short-Term Effects of Chewing on Task Performance and Task-Induced Mydriasis: Trigeminal Influence on the Arousal Systems.</a> Frontiers in Neuroanatomy. 11, 68 (2017).</li><li>Kassner, M., Patera, W., Bulling, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupil:+An+Open+Source+Platform+for+Pervasive+Eye+Tracking+and+Mobile+Gaze-based+Interaction.">Pupil: An Open Source Platform for Pervasive Eye Tracking and Mobile Gaze-based Interaction.</a> arXiv.org. , (2014).</li><li>Gatz, 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=Potentially+modifiable+risk+factors+for+dementia+in+identical+twins.">Potentially modifiable risk factors for dementia in identical twins.</a> Alzheimer's &amp; Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association. 2 (2), 110-117 (2006).</li><li>Okamoto, N., 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=Relationship+of+tooth+loss+to+mild+memory+impairment+and+cognitive+impairment:+findings+from+the+Fujiwara-kyo+study.">Relationship of tooth loss to mild memory impairment and cognitive impairment: findings from the Fujiwara-kyo study.</a> Behavioral and Brain Functions. 6, 77 (2010).</li><li>Weijenberg, R. A. F., Lobbezoo, F., Knol, D. L., Tomassen, J., Scherder, E. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+masticatory+activity+and+quality+of+life+in+elderly+persons+with+dementia--a+longitudinal+matched+cluster+randomized+single-blind+multicenter+intervention+study.">Increased masticatory activity and quality of life in elderly persons with dementia--a longitudinal matched cluster randomized single-blind multicenter intervention study.</a> BMC Neurology. 13, 26 (2013).</li><li>Kato, 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=The+effect+of+the+loss+of+molar+teeth+on+spatial+memory+and+acetylcholine+release+from+the+parietal+cortex+in+aged+rats.">The effect of the loss of molar teeth on spatial memory and acetylcholine release from the parietal cortex in aged rats.</a> Behavioural Brain Research. 83 (1-2), 239-242 (1997).</li><li>Onozuka, 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=Impairment+of+spatial+memory+and+changes+in+astroglial+responsiveness+following+loss+of+molar+teeth+in+aged+SAMP8+mice.">Impairment of spatial memory and changes in astroglial responsiveness following loss of molar teeth in aged SAMP8 mice.</a> Behavioural Brain Research. 108 (2), 145-155 (2000).</li><li>Watanabe, K., 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=The+molarless+condition+in+aged+SAMP8+mice+attenuates+hippocampal+Fos+induction+linked+to+water+maze+performance.">The molarless condition in aged SAMP8 mice attenuates hippocampal Fos induction linked to water maze performance.</a> Behavioural Brain Research. 128 (1), 19-25 (2002).</li><li>Kubo, K. Y., Iwaku, F., Watanabe, K., Fujita, M., Onozuka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molarless-induced+changes+of+spines+in+hippocampal+region+of+SAMP8+mice.">Molarless-induced changes of spines in hippocampal region of SAMP8 mice.</a> Brain Research. 1057 (1-2), 191-195 (2005).</li><li>Oue, H., 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=Tooth+loss+induces+memory+impairment+and+neuronal+cell+loss+in+APP+transgenic+mice.">Tooth loss induces memory impairment and neuronal cell loss in APP transgenic mice.</a> Behavioural Brain Research. 252, 318-325 (2013).</li><li>Mather, M., Harley, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Locus+Coeruleus:+Essential+for+Maintaining+Cognitive+Function+and+the+Aging+Brain.">The Locus Coeruleus: Essential for Maintaining Cognitive Function and the Aging Brain.</a> Trends in Cognitive Sciences. 20 (3), 214-226 (2016).</li></ol>

De in deze studie gepresenteerde protocollen hebben betrekking op de acute effecten van sensorimotorische trigeminus activiteit op de cognitieve prestaties en de rol van de KREDIETBRIEF in dit proces. Dit onderwerp heeft enige relevantie, gezien het feit dat 1) tijdens veroudering, de verslechtering van de kauw stelsel activiteit correleert met cognitieve verval32,33,34; mensen die de mondgezondheid te behouden zijn minder vatba...

Bij de mens, het is bekend dat kauwen versnelt cognitieve verwerking1,2en verbetert opwinding3,4, aandacht5, leren, en geheugen6,7. Deze effecten zijn geassocieerd met verkorting van de latenties van corticale gebeurtenisgerelateerde mogelijkheden8 en een toename van de perfusie van verschillende corticale en subcorticale structuren2,9.
Binnen de craniale zenuwen wordt de meest relevante informatie die de corticale desynchronisatie en opwinding onderdoet, gedragen door trigeminus vezels10, waarschijnlijk als gevolg van sterke trigeminus verbindingen met het oplopende reticulyactiesysteem (Aras)11. Onder Aras structuren, de Locus coeruleus (LC) ontvangt trigeminus ingangen11 en moduleert opwinding12,13, en de activiteit covarieert met pupilgrootte14,15,16,17,18. Hoewel de relatie tussen LC-rust activiteit en cognitieve prestaties complex is, leidt taak-gerelateerde verbetering van LC-activiteit tot Arousal-geassocieerde19 pupil mydriasis20 en verbeterde cognitieve prestaties21. Er is betrouwbare covariatie tussen LC-activiteit en pupilgrootte, en de laatste wordt momenteel beschouwd als een proxy van de centrale noradrenerge activiteit22,23,24,25,26.
Asymmetrische activering van sensorische motor trigeminus takken induceert pupil asymmetrieën (anisocoria)27,28, bevestiging van de sterkte van de trigemino-coerulear verbinding. Als de kredietbrief deelneemt aan de stimulerende effecten van kauwen op cognitieve prestaties, kan dit van invloed zijn op parallelle taakgerelateerde mydriasis, wat een indicator is van LC namen af multifasische-activering tijdens een taak. Het kan ook invloed hebben op de prestaties, dus een correlatie kan worden verwacht tussen chewing-geïnduceerde veranderingen in de prestaties en mydriasis. Bovendien, als trigeminus effecten specifiek zijn, moeten de kauw effecten groter zijn dan die welke worden opgewekt door een andere ritmische motorische taak. Om deze hypotheses te testen, worden hierbij twee experimentele protocollen voorgesteld. Ze zijn gebaseerd op gecombineerde metingen van cognitieve prestaties en pupilgrootte, uitgevoerd voor en na een korte periode van kauwen activiteit. Deze protocollen maken gebruik van een test bestaande uit het vinden van doel nummers weergegeven in numerieke aandachtige matrices29, samen met niet-doel nummers. Deze test controleert de attente en cognitieve prestaties.
Het algemene doel van deze protocollen is om te illustreren dat trigeminus stimulatie specifieke veranderingen in cognitieve prestaties uitlokte, die niet specifiek kunnen worden toegeschreven aan het genereren van motor commando's en gerelateerd zijn aan leerlinggebonden veranderingen in LC-gemedieerde Opwinding. Toepassingen van de protocollen strekken zich uit tot alle gedrags omstandigheden waarin de prestaties kunnen worden gemeten en de betrokkenheid van de KREDIETBRIEF wordt vermoed.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Anti-stress ball</td>
			<td>Artengo, Decathlon, France</td>
			<td>TB600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chewing gum</td>
			<td>Vigorsol, Perfetti, Italy</td>
			<td>Commercially available product</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared Camera-Wearable pupillometer</td>
			<td>Pupil Labs, Berlin, Germany</td>
			<td>Pupil Labs headset</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pupillographer</td>
			<td>CSO, Florence, Italy</td>
			<td>MOD i02, with chin support</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon rubber</td>
			<td>Prochima, Italy</td>
			<td>gls50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software for pupil detection - wearable pupillometer</td>
			<td>Pupil Labs, Berlin, Germany</td>
			<td>Pupil Labs headset</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tangram Puzzle</td>
			<td>Citt&#224; del Sole srl, Milano, Italy</td>
			<td>Tangram Puzzle</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wearable pupillometer</td>
			<td>Pupil Labs, Berlin, Germany</td>
			<td>Pupil labs model</td>
			<td>Dimension of the frame: 13.5 x 15.5cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing pupil-linked changes in locus coeruleus-mediated arousal elicited by trigeminal stimulation

De huidige wetenschappelijke literatuur geeft aan dat de activiteit van trigeminus sensorimotorische met kauwen van invloed kan zijn op opwinding, aandacht en cognitieve prestaties. Deze effecten kunnen te wijten zijn aan wijdverbreide verbindingen van het trigeminus systeem naar het oplopende reculaire activerende systeem (ARAS), waartoe noradrenerge neuronen van de Locus coeruleus (LC) behoren. LC neuronen bevatten projecties voor de hele hersenen, en het is bekend dat hun ontlading co-varieert met pupilgrootte. LC-activatie is noodzakelijk voor het opwekken van taakgerelateerde mydriasis. Als kauwen effecten op de cognitieve prestaties worden bemiddeld door de LC, het is redelijk om te verwachten dat veranderingen in de cognitieve prestaties zijn gecorreleerd aan veranderingen in taakgerelateerde mydriasis. Hier worden twee nieuwe protocollen getoond om deze hypothese te verifiëren en te documenteren dat het kauwen van effecten niet te wijten is aan aspecifieke motorische activatie. In beide protocollen worden de prestaties en de pupilgrootte tijdens specifieke taken geregistreerd voor, kort daarna, en een half uur na een periode van 2 min van een van beide: a) geen activiteit, b) ritmische, bilaterale handgreep, c) bilaterale kauwen van zachte pellet, en d) bilaterale kauwen van harde pellet. Het eerste protocol meet het prestatieniveau bij het spotten van doel nummers die worden weergegeven in numerieke matrices. Aangezien leerlingformaat opnames worden geregistreerd door een geschikte pupillometer die het zicht belemmert om constante verlichtingsniveaus te garanderen, wordt taak-gerelateerde mydriasis geëvalueerd tijdens een haptische taak. Resultaten van dit protocol blijkt dat 1) kauwen-geïnduceerde veranderingen in de prestaties en taakgerelateerde mydriasis zijn gecorreleerd en 2) noch prestaties noch mydriasis worden versterkt door handgreep. In het tweede protocol maakt het gebruik van een draagbare pupillometer het mogelijk om de veranderingen van de pupilgrootte en de prestaties tijdens dezelfde taak te meten, waardoor nog sterker bewijsmateriaal kan worden verkregen met betrekking tot de betrokkenheid van de LC bij de trigeminus effecten op de cognitieve activiteit. Beide protocollen zijn uitgevoerd in het historisch kantoor van Prof. Giuseppe Moruzzi, de ontdekker van ARAS, aan de Universiteit van Pisa.

Figuur 4 toont een representatief voorbeeld van de resultaten die werden behaald toen Protocol 1 werd toegepast op één enkel onderwerp (46 jaar oud, vrouwelijk). PI werd snel verhoogd na kauwde (T7) zowel een harde (van 1,73 gevoelb/s tot 2,27 gevoelb/s) en zachte pellet (van 1,67 Numb/s tot 1,87 gevoelb/s) (Figuur 4a). Echter, 30 min later (T37), de verhoogde prestaties bleef alleen voor de harde pellet. Aan de andere kant, zowel een gebrek a...

Watch this Scientific Journal Video about Assessing Pupil-linked Changes in Locus Coeruleus-mediated Arousal Elicited by Trigeminal Stimulation at JoVE.com

Assessing Pupil-linked Changes in Locus Coeruleus-mediated Arousal Elicited by Trigeminal Stimulation

Om te controleren of trigeminus effecten op de cognitieve prestaties betrekken Locus coeruleus activiteit, twee protocollen worden gepresenteerd die gericht zijn op mogelijke correlatie tussen de prestaties en taak-gerelateerde pupilgrootte veranderingen geïnduceerd door kauwen evalueren. Deze protocollen kunnen worden toegepast op omstandigheden waarin de bijdrage van Locus coeruleus wordt vermoed.

Beoordeling van Leerlinggebonden veranderingen in Locus coeruleus-gemedieerde opwinding opgewekt door trigeminus stimulatie

Current scientific literature provides evidence that trigeminal sensorimotor activity associated with chewing may affect arousal, attention, and cognitive ...

De locus coeruleus is een diepe hersenstructuur die gedragsopwind, aandacht en cognitieve prestaties reguleert. De activiteit kan indirect worden geregistreerd door de pupilgrootte te meten. Deze aanpak maakt het mogelijk om te controleren waar de stimuli die cognitieve prestaties stimuleren, zoals de gemina stimulatie, LC-activiteit moduleren als de diameter verandert in de pupilgrootte.Experimenteel bewijs suggereert dat neurodegeneratieve ziekten worden geassocieerd met locus coeruleus disfunctie. De huidige aanpak zal de weg vrijmaken voor de modulatie van de geminale input voor de locus coeruleus voor therapeutische doeleinden. Het aantonen van de procedure met Tommaso Banfi zal Vincenzo De Cicco, een professionele arts en odontoloog.Om het experiment uit te voeren, een commercieel verkrijgbaar stuk kauwgom, aangeduid als een zachte pellet, en een silicium rubber pellet, aangeduid als de harde pellet, nodig zijn. Een tangram puzzel moet ook worden voorbereid op de haptische taak. Voor protocol een, bieden een papier met drie 10 bij 10 numerieke matrices aan het onderwerp, en vraag het onderwerp om sequentiële scan van de matrix lijnen tijdens het gebruik van een potlood aan te vinken als veel doelnummers aangegeven boven elke matrix binnen 15 seconden om de basislijn van het onderwerp cognitieve prestaties te meten.Evalueer vervolgens handmatig de prestatie-index, scansnelheid en foutenpercentage. Om de aanvangsleerlingsgrootte te meten, plaats het onderwerp op een optimale werkafstand van 56 millimeter van een hoornvliestorteellograaf, en verwerft u afzonderlijke camerafoto's van de linker- en rechterleerlingen onder een constante verlichting van 40 lux. Om de pupilgrootte tijdens een tangram haptische taak te evalueren, plaatst u een van de stukjes van de puzzel in de hand van het onderwerp en vraagt u het onderwerp om het stuk terug te brengen naar het tangram tijdens het registreren van de pupilgrootte van het onderwerp.Om de pupilgrootte tijdens de haptische taak te meten, verwerft u de foto's terwijl het onderwerp de tweede van twee taakherhalingen uitvoert aan het begin van de verkenning van het puzzeloppervlak. Evaluatie van de linker en rechter pupil grootte door directe verwerving van de waarden weergegeven door de software in millimeters. Trek vervolgens de pupilgrootte in rust af van de pupilgrootte tijdens de haptische taak om de taakgerelateerde mydriasis te berekenen en de gemiddelde waarde voor zowel de rechter- als de linker pupillen te verkrijgen.Vraag vervolgens het onderwerp om een zelf toegediende zachte pellet te kauwen, waardoor het onderwerp spontaan zowel de snelheid van kauwen als de gewenste mondkauwen kant te kiezen. Na een minuut, het onderwerp te voorzien van een nieuwe zachte pellet, en vraag het onderwerp om de kauwkant te schakelen voor een minuut kauwen. Onmiddellijk na, het beëindigen van de kauwen oefening, evalueren van het onderwerp de prestaties in de matrices test zoals aangetoond tijdens het meten van de pupil grootte zowel in rust en tijdens de haptische taak.30 minuten na het einde van de kauwoefening, evalueer de onderwerpprestaties en de pupilgrootte, zowel in rust als tijdens de haptische taak. Voor protocol twee, rust het onderwerp met de draagbare pupillometer eye tracker begiftigd met een 3D-geprinte glazen frame structuur, en pas de positie van de twee infrarood camera's gemonteerd op het frame, zodat de ogen van het onderwerp zijn in focus met het gezichtsveld van de camera's. Met behulp van een gekalibreerde logaritmische lichtsensor gemonteerd op het draagbare pupillometerframe om continu en tegelijkertijd het omgevingsverlichtingsniveau vast te leggen, verwerft u gedurende 20 seconden beelden van de leerlingen van het onderwerp in rust met een bemonsteringssnelheid van 120 Hertz binnen de draagbare pupillometersoftware.Om de basislijn cognitieve prestatiegegevens te verkrijgen, registreert u de grootte van de leerlingen terwijl het onderwerp de Spinnler-Tognoni-test uitvoert. Verhoog handmatig de linker en rechter pupilmaten in rust en tijdens de Spinnler-Tognoni-toets door de verworven waarden voor elke leerling te gemiddeldeeren. Bereken vervolgens de taakgerelateerde mydriasis zoals aangetoond om de gemiddelde waarden voor zowel de linker- als de rechterleerlingen te verkrijgen.Vraag vervolgens het onderwerp om een zelf toegediende zachte pellet te kauwen, waardoor het onderwerp spontaan zowel de snelheid van kauwen als de mondkauwende kant kan kiezen. Na een minuut, het onderwerp te voorzien van een nieuwe zachte pellet, en vraag het onderwerp om de kauwkant te schakelen voor een extra minuut kauwen. Evalueer onmiddellijk aan het einde van de kauwoefening de pupilgrootte in rust in zowel de prestaties als de pupilgrootte tijdens de matricestest.30 minuten na het einde van de kauwoefening, evalueer zowel de pupilgrootte in rust als zowel de grootte van de prestatieleerling tijdens de matricestest. In dit representatieve voorbeeld werd de prestatie-index verhoogd kort nadat ze een harde of een zachte pellet hadden gekauwd. Echter, na 30 minuten, de verhoogde prestaties bleef alleen voor de harde pellet.Twee controlevoorwaarden, zoals een gebrek aan activiteit en de handgreep oefening, hadden een negatief effect op de prestaties, met een neiging om te herstellen na 30 minuten. Kwalitatief vergelijkbare veranderingen werden waargenomen voor de taak-gerelateerde mydriasis in hetzelfde onderwerp weergegeven in het vorige perceel. In de continue acquisitiemodus van het instrument zijn de uiteindelijke individuele monsters representatief voor de uiteindelijke gemiddelde waarde, omdat de leerling binnen vijf seconden vanaf het moment dat het licht uit is een stabiele grootte bereikt.Bij afzonderlijke proefpersonen werd een sterke correlatie waargenomen tussen de prestaties en de taakgerelateerde mydriasis na het kauwen van harde en zachte pellets. Een correlatie is ook duidelijk wanneer de overeenkomstige wijzigingen worden genormaliseerd voor de basiswaarden. Nog sterker bewijs van LC betrokkenheid bij de stimulerende effecten van kauwen op cognitieve prestaties kan worden verkregen door het correleren van de kauwen-geïnduceerde veranderingen in de prestatie-index met de verandering in mydriasis waargenomen tijdens de uitvoering van dezelfde matrices test.Met behulp van de procedure is het erg belangrijk om de omgevingsverlichting zorgvuldig te controleren, omdat het externe licht een belangrijke bepalende factor kan zijn voor de grootte van de leerling, waardoor de resultaten worden verward. Deze procedure kan verschillende toepassingen vinden, bijvoorbeeld, we onderzoeken momenteel of de correctie van een occlusale assymetrie de prestaties kan verhogen door de activiteit van locuscoeruleus te beïnvloeden.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

TMS: Met behulp van de Theta-Burst protocol bij Mechasnism van plasticiteit Ontdek bij mensen met fragiele X syndroom en autisme

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

Assessing Neurodegenerative Phenotypes in Drosophila Dopaminergic Neurons by Climbing Assays and Whole Brain Immunostaining

Assessing Neurodegenerative Phenotypes in Drosophila Dopaminergic Neurons by Climbing Assays and Whole Brain Immunostaining

Het beoordelen Neurodegenerative Fenotypes in<em&gt; Drosophila</em&gt; Dopaminerge neuronen reduceert door Klimmen Testen en Whole Brain Immunokleuring

Drosophila melanogaster is a valuable model organism to study aging and pathological degenerative processes in the nervous system. The advantages of the ...

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

Deep Brain Stimulation met gelijktijdige fMRI in Knaagdieren

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus

Analyse van genexpressie Veranderingen in het Rat Hippocampus Na Deep Brain Stimulation van de Anterior Thalamic Nucleus

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective ...

Generation of Local CA1 &#947; Oscillations by Tetanic Stimulation

Generation of Local CA1 ÃƒÅ½Ã‚Â³ Oscillations by Tetanic Stimulation

Generatie van Local CA1 γ Oscillations door Tetanische Stimulation

Neuronal network oscillations are important features of brain activity in health and disease and can be modulated by a range of clinically used drugs. A ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Effecten van Transcraniële wisselstroom stimulatie op de primaire motorische Cortex door Online-gecombineerde aanpak met Transcraniële magnetische stimulatie

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Ocular Kinematics Measured by In Vitro Stimulation of the Cranial Nerves in the Turtle

Ocular Kinematics Measured by In Vitro Stimulation of the Cranial Nerves in the Turtle

Oogbeschadigingen en/of Kinematics gemeten door In Vitro stimulatie van de craniale zenuwen in de schildpad

After animals are euthanized, their tissues begin to die. Turtles offer an advantage because of a longer survival time of their tissues, especially when ...

Localization of the Locus Coeruleus in the Mouse Brain

Lokalisatie van de Locus Coeruleus in de hersenen van de muis

The locus coeruleus (LC) is a major hub of norepinephrine producing neurons that modulate a number of physiological functions. Structural or functional ...

Assessing Early Stage Open-Angle Glaucoma in Patients by Isolated-Check Visual Evoked Potential

Beoordeling van early stage open-angle glaucoom bij patiënten door geïsoleerde-check visuele opgeroepen potentieel

Recently, the isolated-check visual evoked potential (icVEP) technique was designed and has been reported to detect glaucomatous damage earlier and ...

Establishment of Acute Pontine Infarction in Rats by Electrical Stimulation

Oprichting van acute Pontine Infarct in Ratten door elektrische stimulatie

Pontine infarction is the most common stroke subtype in the posterior circulation, while there lacks a rodent model mimicking pontine infarction. Provided ...