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

Forskningen ble støttet av tilskudd fra Universitetet i Pisa. Vi takker Mr. Paolo Orsini, Mr. Francesco Montanari, og Mrs. Cristina Pucci for verdifull teknisk assistanse, samt I.A.C.E.R. S.r.L. selskap for å støtte Dr. Maria Paola Tramonti Fantozzi med et fellesskap. Til slutt, vi takker OCM prosjekter selskapet for å forberede harde pellets og utføre hardhet og våren konstante målinger.

Alle trinnene følger retningslinjene i etisk komité ved Universitetet i Pisa.
1. deltaker rekruttering
<ol><li>Rekruttere et befolkning i henhold til det spesifikke målet med studien (dvs. normale og/eller pasienter, menn og/eller kvinner, unge og/eller eldre).</li>
</ol>2. materiale forberedelse
<ol><li>Forbered en myk pellet; bruke kommersielt tilgjengelig tyggegummi (tabell av materialer; Initial hardhet = 20 Shore OO).</li>
	<li>Forbered en h...

<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>

Protokollene som presenteres i denne studien tar for seg de akutte virkningene av Sensorimotor Trigeminal aktivitet på kognitiv ytelse og rollen til LC i denne prosessen. Dette emnet har noen relevans, med tanke på at 1) under aldring, forringelse av tygge aktivitet samsvarer med kognitiv forfall32,33,34; mennesker som bevarer oral helse er mindre utsatt for nevrodegenerative fenomener; 2) malocclusion og tann trekking induser...

Hos mennesker er det kjent at tygge quickens kognitiv prosessering1,2 og forbedrer opphisselse3,4, Attention5, læring og minne6,7. Disse effektene er forbundet med forkortelse av latencies av kortikale hendelser-relaterte potensialer8 og en økning i mengden av flere kortikale og subkortikal strukturer2,9.
Innenfor skallen nerver, den mest relevante informasjonen opprettholde kortikale Desynchronization og opphisselse bæres av Trigeminal fibre10, sannsynligvis på grunn av sterke Trigeminal forbindelser til stigende retikulære aktiveringssystem (ARAS)11. Blant ARAS strukturer, den geometriske coeruleus (LC) mottar Trigeminal innganger11 og modulerer opphisselse12,13, og dens aktivitet covaries med elev størrelse14,15,16,17,18. Selv om forholdet mellom LC hvile aktivitet og kognitiv ytelse er kompleks, oppgave-relatert forbedring av LC aktivitet fører til opphisselse-assosiert19 elev mydriasis20 og forbedret kognitiv ytelse21. Det er pålitelig covariation mellom LC aktivitet og elev størrelse, og sistnevnte er i dag betraktet som en proxy av sentrale noradrenerge aktivitet22,23,24,25,26.
Asymmetrisk aktivering av Sensorimotor Trigeminal grener induserer elev asymmetrier (anisocoria)27,28, bekrefter styrken av trigemino-coerulear tilkobling. Hvis LC deltar i den stimulerende effekten av å tygge på kognitiv ytelse, kan det påvirke parallelle oppgaverelaterte mydriasis, som er en indikator på LC phasic aktivering under en oppgave. Det kan også påvirke ytelsen, så en korrelasjon kan forventes mellom tygge-indusert endringer i ytelse og mydriasis. Videre, hvis Trigeminal effekter er spesifikke, tygge effekter bør være større enn de elicited av en annen rytmisk motor oppgave. For å teste disse hypoteser, er to eksperimentelle protokoller herved presentert. De er basert på kombinerte målinger av kognitiv ytelse og elev størrelse, utført før og etter en kort periode med tygge aktivitet. Disse protokollene bruke en test som består i å finne måltall vises i numerisk oppmerksomme matriser29, sammen med ikke-Target tall. Denne testen verifiserer oppmerksom og kognitiv ytelse.
Det overordnede målet med disse protokollene er å illustrere at Trigeminal stimulering utløser spesifikke endringer i kognitiv ytelse, som ikke kan tilskrives aspecifically til generering av motor kommandoer og er relatert til elev-tilknyttede endringer i LC-mediert Opphisselse. Anvendelser av protokollene strekker seg til alle atferds forhold der ytelsen kan måles og involvering av LC mistenkes.

<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

Nåværende vitenskapelig litteratur gir bevis for at Trigeminal Sensorimotor aktivitet forbundet med å tygge kan påvirke opphisselse, oppmerksomhet, og kognitiv ytelse. Disse effektene kan skyldes omfattende tilkoblinger av Trigeminal systemet til stigende retikulære aktiveringssystem (ARAS), som noradrenerge neurons av det geometriske coeruleus (LC) tilhører. LC neurons inneholder anslag til hele hjernen, og det er kjent at deres utslipp co-varierer med eleven størrelse. LC-aktivering er nødvendig for fremlokkende oppgaverelaterte mydriasis. Hvis tygge effekter på kognitiv ytelse formidles av LC, er det rimelig å forvente at endringer i kognitiv ytelse er korrelert til endringer i oppgave-relaterte mydriasis. To romanen protokoller er presentert her for å bekrefte denne hypotesen og dokumentere at tygge effekter ikke kan tilskrives aspecific motor aktivering. I begge protokoller, ytelse og elev størrelse endringer observert under bestemte oppgaver er registrert før, kort tid etter, og en halv time etter en 2 min periode på enten: a) ingen aktivitet, b) rytmisk, bilateral håndtak, c) bilateral tygge av myk pellet, og d) bilateral tygge på hard pellet. Den første protokollen måler nivået av ytelse i spotting måltall vises innenfor numerisk matriser. Ettersom opptak av elev størrelse registreres av en passende pupillometer som hemmer synet for å sikre konstant belysningsnivå, evalueres oppgave relatert mydriasis under en Haptic oppgave. Resultater fra denne protokollen avslører at 1) tygge-indusert endringer i ytelse og oppgaverelaterte mydriasis er korrelert og 2) verken ytelse eller mydriasis forsterkes av håndtak. I den andre protokollen, bruk av en bærbar pupillometer tillater måling av eleven størrelse endringer og ytelse under samme oppgave, og dermed gir enda sterkere bevis som skal innhentes om LC engasjement i Trigeminal effekter på kognitiv aktivitet. Begge protokollene har blitt kjørt i det historiske kontoret til Prof. Giuseppe Moruzzi, oppdageren av ARAS, ved Universitetet i Pisa.

Figur 4 viser et representativt eksempel på resultatene som ble oppnådd når protokoll 1 ble brukt på ett enkelt emne (46 år gammel, hunn). PI ble økt kort tid etter å ha tygget (T7) både en hard (fra 1,73 nummen/s til 2,27 nummen/s) og myk pellet (fra 1,67 nummen/s til 1,87 nummen/s) (Figur 4a). Men 30 min senere (T37), den økte ytelsen opprettholdt bare for hard pellet. På den annen side, både mangel på aktivitet og håndtaket øvel...

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

For å verifisere om Trigeminal effekter på kognitiv ytelse innebære geometriske coeruleus aktivitet, presenteres to protokoller som tar sikte på å evaluere mulige sammenhenger mellom ytelse og oppgave-relaterte elev størrelse endringer indusert ved å tygge. Disse protokollene kan anvendes på tilstander der det mistenkes at det coeruleus bidraget.

Vurdering elev-tilknyttede endringer i geometrisk Coeruleus-mediert opphisselse elicited av Trigeminal stimulering

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

Locus coeruleus er en dyp hjernestruktur som regulerer atferdsmessig opphisselse, oppmerksomhet og kognitiv ytelse. Aktiviteten kan registreres indirekte ved å måle elevstørrelsen. Denne tilnærmingen gjør det mulig å verifisering av hvor stimuli som øker kognitiv ytelse, for eksempel gemina stimulering, modulere LC aktivitet som diameteren endres i elevstørrelsen.Eksperimentelle bevis tyder på at nevrodegenerative sykdommer er forbundet med locus coeruleus dysfunksjon. Den nåværende tilnærmingen vil bane vei for modulering av geminal input til locus coeruleus for terapeutiske formål. Demonstrere prosedyren med Tommaso Banfi vil være Vincenzo De Cicco, en profesjonell lege og odontologist.For å utføre eksperimentet er det nødvendig med et kommersielt tilgjengelig stykke tyggegummi, referert til som en myk pellet, og en silisiumgummipellet, referert til som den harde pelleten. Et tangram puslespill må også være forberedt på den haptiske oppgaven. For protokoll én, gi et papir som viser tre 10 av 10 numeriske matriser til motivet, og be motivet om å sekvensielt skanne matriselinjene mens du bruker en blyant til å krysse så mange måltall som er angitt over hver matrise innen 15 sekunder for å måle motivets grunnleggende kognitive ytelse.Deretter evaluerer du ytelsesindeksen, skannefrekvensen og feilfrekvensen manuelt. For å måle elevstørrelsen ved baseline, kan du sette motivet i en optimal arbeidsavstand på 56 millimeter fra en hornhinnetopograf elevlograf, og få enkle, separate kamerabilder av venstre og høyre elever under en konstant belysning på 40 lux. For å evaluere elevstørrelsen under en tangram haptisk oppgave, plasser en av bitene fra puslespillet i fagets hånd, og be faget om å returnere stykket til tangram mens du registrerer fagets elevstørrelse.For å måle elevstørrelsen under den haptiske oppgaven, tilegne deg bildene mens motivet utfører den andre av to oppgaverepetisjoner i begynnelsen av puslespillet overflate utforskning. Evaluering av venstre og høyre elevstørrelse ved direkte oppkjøp av verdiene som vises av programvaren i millimeter. Trekk deretter elevstørrelsen i ro fra elevstørrelsen under den haptiske oppgaven for å beregne den oppgaverelaterte mydriasisen og få gjennomsnittsverdien for både høyre- og venstrelevelevene.Deretter ber du motivet om å tygge en selvstyrt myk pellet, slik at motivet spontant velger både tyggehastigheten og den foretrukne munntyggende siden. Etter ett minutt, gi motivet en ny myk pellet, og be motivet om å bytte tyggesiden i ett minutt med tygge. Umiddelbart etter, avslutt tyggeøvelsen, vurder fagets ytelse i matrisetesten som demonstrert mens du måler elevstørrelsen både i ro og under den haptiske oppgaven.30 minutter etter slutten av tyggeøvelsen, vurdere fagets ytelse og elevstørrelse, både i ro og under den haptiske oppgaven. For protokoll to, utstyr motivet med den bærbare pupillometer øye tracker utstyrt med en 3D-trykt glassramme struktur, og justere plasseringen av de to infrarøde kameraene montert på rammen slik at motivets øyne er i fokus med synsfeltet av kameraene. Bruk en kalibrert logaritmisk lyssensor montert på den bærbare pupillometerrammen for å registrere miljøbelysningsnivået kontinuerlig og samtidig registrere miljøbelysningsnivået, skaffe bilder av fagets elever i ro med en 120 Hertz samplingsfrekvens i den bærbare elevmålerprogramvaren i 20 sekunder.For å få de grunnleggende kognitive ytelsesdataene registrerer du størrelsen på elevene mens faget utfører Spinnler-Tognoni-testen. Løft manuelt venstre og høyre elevstørrelser i ro og under Spinnler-Tognoni-testen ved å snitte de oppkjøpte verdiene for hver elev. Beregn deretter den oppgaverelaterte mydriasisen som demonstrert for å oppnå gjennomsnittsverdiene for både venstre- og høyrelevene.Deretter ber du motivet om å tygge en selvstyrt myk pellet, slik at motivet spontant velger både tyggehastigheten og munntyggende side. Etter ett minutt, gi motivet en ny myk pellet, og be motivet om å bytte tyggesiden i ytterligere et minutt med tygge. Umiddelbart på slutten av tyggeøvelsen, vurdere elevstørrelsen i ro i både ytelse og elevstørrelse under matriseprøven.30 minutter etter slutten av tyggeøvelsen, vurdere både elevstørrelsen i ro og både ytelse elevstørrelse under matriseprøven. I dette representative eksemplet ble ytelsesindeksen økt kort tid etter å ha tygget enten en hard eller en myk pellet. Men etter 30 minutter vedvarte den økte ytelsen bare for den harde pelleten.To kontrollforhold, som mangel på aktivitet og håndtaksøvelse, hadde en negativ effekt på ytelsen, med en tendens til å gjenopprette etter 30 minutter. Kvalitativt lignende endringer ble observert for oppgaverelatert mydriasis i samme emne som vises i forrige plott. I instrumentets kontinuerlige oppkjøpsmodus er de endelige individuelle prøvene representative for den endelige gjennomsnittsverdien siden eleven når en stabil størrelse innen fem sekunder fra lyset er av.Hos enkeltpersoner ble det observert en sterk korrelasjon mellom ytelsen og den oppgaverelaterte mydriasisen etter å ha tygget harde og myke pellets. En korrelasjon er også tydelig når de tilsvarende endringene normaliseres for grunnlinjeverdiene. Enda sterkere bevis på LC-involvering i de stimulerende effektene av å tygge på kognitiv ytelse kan oppnås ved å korrelere de tyggeinduserte endringene i ytelsesindeksen med endringen i mydriasis observert under utførelsen av samme matrisetest.Ved hjelp av prosedyren er det svært viktig å nøye kontrollere miljøbelysning, da det ytre lyset kan være en viktig determinant for elevens størrelse, og forvirre resultatene. Denne prosedyren kan finne flere programmer, for eksempel, vi studerer for tiden om korreksjon av en okklusal assymetri kan øke ytelsen ved å påvirke locus coeruleus aktivitet.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

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

Vurdere nevrodegenerative Fenotyper i<em&gt; Drosophila</em&gt; Dopaminerge nevroner ved å klatre Analyser og Whole Brain farging

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

Dyp hjernestimulering med Simultaneous fMRI i Gnagere

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 av genuttrykk Endringer i Rat Hippocampus Etter dyp hjernestimulering av fremre talamiske 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

Generasjon Lokale CA1 γ Svingninger av tetanic Stimulering

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

Effekter av Transkraniell vekselstrøm stimulering på primære motorisk Cortex av Online kombinert tilnærming med Transkraniell magnetisk stimulering

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

Okulære kinematikk målt ved In Vitro stimulering av Hjernenerve i Turtle

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

Lokalisering av Locus Coeruleus i musen hjernen

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

Vurdere tidlig stadium åpenvinkel glaukom hos pasienter ved isolat-sjekk visuell fremkalt potensial

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

Etablering av akutt pontinfarkt hos rotter ved elektrisk stimulering

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