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 stöddes av stipendier från universitetet i Pisa. Vi tackar Paolo Orsini, Francesco Montanari, och Mrs Cristina Pucci för värdefull teknisk assistans, liksom I.A.C.E.R. S.r.L. Company för att stödja Dr Maria Paola Tramonti fans med en gemenskap. Slutligen tackar vi OCM-projekten företaget för att förbereda hårda pellets och utföra hårdhet och fjädrar konstant mätningar.

Alla steg följer riktlinjerna från den etiska kommittén vid universitetet i Pisa.
1. rekrytering av deltagare
<ol><li>Rekrytera en försöks population enligt det specifika målet för studien (dvs. normala försökspersoner och/eller patienter, män och/eller kvinnor, ungdomar och/eller äldre).</li>
</ol>2. material beredning
<ol><li>Förbered en mjuk pellet; Använd kommersiellt tillgängliga tuggummi (tabell över material; initial hårdhet =...

<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 protokoll som presenteras i denna studie ta itu med de akuta effekterna av sensomotoriska trigeminusneuralgi aktivitet på kognitiva prestanda och roll LC i denna process. Detta ämne har viss relevans, med tanke på att 1) under åldrandet korrelerar försämringen av tugg aktivitet med kognitiv förfall32,33,34; människor som bevarar munhälsa är mindre benägna att neurodegenerativa fenomen; 2) malocklusion och tänder e...

Hos människor, det är känt att tugga quickens kognitiv bearbetning1,2 och förbättrar upphetsning3,4, uppmärksamhet5, lärande, och minne6,7. Dessa effekter är förknippade med förkortning av latenser av kortikala händelserelaterade potentialer8 och en ökning av perfusion av flera kortikala och subkortikala strukturer2,9.
Inom kranialnerver, den mest relevanta informationen upprätthålla kortikala Desynchronization och upphetsning bärs av trigeminala fibrer10, sannolikt på grund av starka trigeminala anslutningar till stigande retikulära aktiverande systemet (Aras)11. Bland Aras strukturer, Locus coeruleus (LC) får trigeminala ingångar11 och modulerar upphetsning12,13, och dess aktivitet samvarierar med elev storlek14,15,16,17,18. Även om relationen mellan LC vilande aktivitet och kognitiva prestanda är komplex, uppgiftsrelaterad förbättring av LC aktivitet leder till upphetsning-associerade19 elev mydriasis20 och förbättrad kognitiv prestanda21. Det finns tillförlitlig samvariation mellan LC aktivitet och elev storlek, och den senare är för närvarande betraktas som en proxy av centrala noradrenerga aktivitet22,23,24,25,26.
Asymmetrisk aktivering av sensomotoriska trigeminusneuralgi grenar inducerar elev asymmetrier (anisocoria)27,28, bekräftar styrkan i trigemino-coerulear anslutning. Om LC deltar i stimulerande effekterna av tugga på kognitiva prestanda, det kan påverka parallella uppgiftsrelaterade mydriasis, som är en indikator på LC phasic aktivering under en uppgift. Det kan också påverka prestanda, så en korrelation kan förväntas mellan tugg-inducerad förändringar i prestanda och mydriasis. Dessutom, om trigeminala effekter är specifika, tugga effekter bör vara större än de som framkallas av en annan rytmisk motor uppgift. För att testa dessa hypoteser presenteras härmed två experimentella protokoll. De är baserade på kombinerade mätningar av kognitiva prestanda och elev storlek, utförs före och efter en kort period av tugg aktivitet. Dessa protokoll använder ett test som består i att hitta mål nummer som visas i numeriska uppmärksamma matriser29, tillsammans med icke-målnummer. Det här testet verifierar uppmärksam och kognitiva prestanda.
Det övergripande målet för dessa protokoll är att illustrera att trigeminusstimulering framkallar specifika förändringar i kognitiva prestanda, som inte kan tillskrivas aspeciellt till generering av motor kommandon och är relaterade till elev-länkade förändringar i LC-medierad Upphetsning. Tillämpningarna av protokollen sträcker sig till alla beteende förhållanden där prestanda kan mätas och medverkan av LC misstänks.

<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

Aktuell vetenskaplig litteratur ger belägg för att trigeminussensorimotorisk aktivitet i samband med tugg kan påverka upphetsning, uppmärksamhet och kognitiva prestanda. Dessa effekter kan bero på utbredd anslutningar av trigeminusneuralgi systemet till stigande retikulära aktiverande systemet (ARAS), som noradrenerga neuroner i Locus coeruleus (LC) tillhör. LC neuroner innehåller projektioner till hela hjärnan, och det är känt att deras utsläpp samvarierar med elev storlek. LC-aktivering är nödvändig för att framkalla uppgiftsrelaterad mydriasis. Om tugg effekter på kognitiva prestanda förmedlas av LC, det är rimligt att förvänta sig att förändringar i kognitiva prestanda är korrelerade till förändringar i uppgiftsrelaterade mydriasis. Två nya protokoll presenteras här för att kontrollera denna hypotes och dokumentera att tugg effekter inte kan hänföras till aspecific motorisk aktivering. I både protokoll, prestanda och elev storlek förändringar observeras under specifika uppgifter registreras före, strax efter, och en halvtimme efter en 2 min period av antingen: a) ingen aktivitet, b) rytmiska, bilaterala handtag, c) bilaterala tugga av mjuk pellet, och d) bilaterala tugga av hård pellet. Det första protokollet mäter prestandanivå vid spotting av mål nummer som visas inom numeriska matriser. Eftersom elev storlek inspelningar registreras av en lämplig pupillometer som hindrar visionen att säkerställa konstant belysning nivåer, uppgiftsrelaterade mydriasis utvärderas under en haptiska uppgift. Resultaten från detta protokoll visar att 1) tugg-inducerad förändringar i prestanda och uppgiftsrelaterade mydriasis är korrelerade och 2) varken prestanda eller mydriasis förstärks av handgrip. I det andra protokollet, användning av en bärbar pupillometer möjliggör mätning av elev storlek förändringar och prestanda under samma uppgift, vilket möjliggör ännu starkare bevis som kan erhållas om LC engagemang i trigeminala effekter på kognitiv aktivitet. Båda protokollen har körts i det historiska ämbetet som prof. Giuseppe moruzzi, upptäckaren av ARAS, vid universitetet i Pisa.

Figur 4 visar ett representativt exempel på de resultat som erhållits när protokoll 1 tillämpades på ett enda ämne (46 år gammal, kvinna). PI ökades strax efter att ha tuggat (T7) både en hård (från 1,73 Numb/s till 2,27 Numb/s) och mjuk pellet (från 1,67 Numb/s till 1,87 Numb/s) (figur 4a). Men 30 min senare (T37), den ökade prestandan kvarstår endast för den hårda pelleten. Å andra sidan hade både en brist på aktivitet och h...

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

För att kontrollera om trigeminusneuralgi effekter på kognitiva prestanda innebär Locus coeruleus aktivitet, två protokoll presenteras som syftar till att utvärdera möjliga korrelationer mellan prestanda och uppgiftsrelaterade elev storlek förändringar induceras av tugga. Dessa protokoll kan tillämpas på de villkor i vilka Locus coeruleus bidrag misstänks.

Bedömning av Elevlänkade förändringar i Locus coeruleus-medierad upphetsning som framkallas av Trigeminusstimulering

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

Den locus coeruleus är en djup hjärnstruktur som reglerar beteendeupphetsning, uppmärksamhet, och kognitiva prestanda. Dess aktivitet kan registreras indirekt genom att mäta pupillens storlek. Detta tillvägagångssätt möjliggör kontroll av var de stimuli som ökar kognitiva prestanda, såsom gemina stimulering, modulera LC aktivitet som diametern förändringar i pupillens storlek.Experimentella bevis tyder på att neurodegenerativa sjukdomar är associerade med locus coeruleus dysfunktion. Det föreliggande tillvägagångssättet kommer att bana väg för moduleringen av geminal input till locus coeruleus för terapeutiska ändamål. Demonstrera förfarandet med Tommaso Banfi kommer att Vincenzo De Cicco, en professionell läkare och odontolog.För att utföra experimentet behövs en kommersiellt tillgänglig bit tuggummi, kallad en mjuk pellet, och en silikongummipellet, kallad den hårda pelleten. En tangram pussel måste också vara beredd på den haptiska uppgiften. För protokoll ett, ge ett papper som visar tre 10 av 10 numeriska matriser till ämnet, och be ämnet att sekventiellt skanna matrislinjerna medan du använder en penna för att kryssa så många måltal som anges ovanför varje matris inom 15 sekunder för att mäta motivets baslinje kognitiva prestanda.Utvärdera sedan prestandaindex, skanningsgrad och felfrekvens manuellt. För att mäta baslinjen elevstorlek, placera ämnet på ett optimalt arbetsavstånd på 56 millimeter från en hornhinnans topograf elevograf elevograf, och förvärva enda, separata kamerabilder av vänster och höger elever under en konstant belysning av 40 lux. För att utvärdera pupillstorleken under en tangram haptisk uppgift, placera en av bitarna från pusslet i ämnets hand, och be ämnet att returnera pjäsen till tangram medan du spelar in ämnets elevstorlek.För att mäta pupillstorleken under den haptiska uppgiften, skaffa bilderna medan motivet utför den andra av två uppgiftsrepetitioner i början av pusselytans utforskning. Utvärdera vänster och höger elevstorlek genom direkt förvärv av de värden som visas av programvaran i millimeter. Subtrahera sedan pupillstorleken i vila från pupillstorleken under den haptiska uppgiften för att beräkna den uppgiftsrelaterade mydriasisen och erhålla medelvärdet för både höger och vänster elever.Därefter ber du ämnet att tugga en självadministrerad mjuk pellet, låta ämnet spontant välja både graden av tuggning och den föredragna muntuggningssidan. Efter en minut, ge motivet med en ny mjuk pellet, och be ämnet att byta tuggsida för ytterligare en minut av tuggning. Omedelbart efter, avsluta tuggövningen, utvärdera försökspersonens prestation i matriserna testet som visat samtidigt som man mäter pupillstorleken både i vila och under den haptiska uppgiften.30 minuter efter sluten av tuggövningen, utvärdera ämnesprestationen och pupillstorleken, både i vila och under den haptiska uppgiften. För protokoll två, utrusta motivet med den bärbara pupillometern öga tracker begåvad med en 3D-tryckt glasram struktur, och justera positionen för de två infraröda kameror monterade på ramen så att motivets ögon är i fokus med synfältet för kamerorna. Med hjälp av en kalibrerad logaritmisk ljussensor monterad på den bärbara pupillometerramen för att kontinuerligt och samtidigt registrera miljöbelysningsnivån, förvärva bilder av motivets elever i vila i 120 Hertz provtagningshastighet inom den bärbara pupillometerns programvara i 20 sekunder.För att få fram baslinjens kognitiva prestandadata, registrera elevernas storlek medan försökspersonen utför Spinnler-Tognoni-testet. Höj manuellt vänster och höger elevstorlekar i vila och under Spinnler-Tognoni-testet genom att medelvärdet av de förvärvade värdena för varje elev i genomsnitt. Beräkna sedan den uppgiftsrelaterade mydriasisen som den visas för att erhålla genomsnittsvärdena för både vänster och höger elever.Därefter ber du ämnet att tugga en självadministrerad mjuk pellet, låta motivet spontant välja både graden av tuggning och muntuggningssidan. Efter en minut, ge motivet med en ny mjuk pellet, och be motivet att byta tuggsida för ytterligare en minut av tuggning. Omedelbart i slutet av tuggövningen, utvärdera pupillstorleken i vila i både föreställningen och pupillstorleken under matriserna testet.30 minuter efter sluten av tuggövningen, utvärdera både pupillstorleken i vila och både prestations pupillstorleken under matrisernas prov. I detta representativa exempel höjdes resultatindexet strax efter att ha tuggat antingen en hård eller en mjuk pellet. Efter 30 minuter kvarstod dock den ökade prestandan endast för den hårda pelleten.Två kontrollförhållanden, såsom brist på aktivitet och handgripövningen, hade en negativ effekt på prestanda, med en tendens att återhämta sig efter 30 minuter. Kvalitativt liknande ändringar observerades för den uppgiftsrelaterade mydriasis i samma ämne som visas i föregående plot. I instrumentets kontinuerliga förvärvsläge är slutliga enskilda urval representativa för det slutliga medelvärdet eftersom eleven når en stabil storlek inom fem sekunder från när ljuset är släckt.I enstaka ämnen observerades en stark korrelation mellan prestanda och den uppgiftsrelaterade mydriasis efter att ha tuggat hårda och mjuka pellets. En korrelation är också uppenbar när motsvarande förändringar normaliseras för baslinjevärdena. Ännu starkare bevis på LC engagemang i de stimulerande effekterna av tugga på kognitiva prestanda kan erhållas genom att korrelera den tugga-inducerad förändringar i prestanda index med förändringen i mydriasis observerats under utförandet av samma matriser test.Med hjälp av förfarandet är det mycket viktigt att noggrant styra miljöbelysningen eftersom det externa ljuset kan vara en viktig faktor för elevens storlek, vilket förvirrar resultaten. Detta förfarande kan hitta flera ansökningar, till exempel, vi studerar för närvarande om korrigeringen av en occlusal assymetri kan öka prestanda genom att påverka 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

TMS: Använda Theta-Burst protokollet Utforska Mechasnism av plasticitet hos personer med Fragile X-syndrom och 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

Uppskatta Neurodegenerativa Fenotyper i<em&gt; Drosophila</em&gt; Dopaminerga neuroner genom att klättra Analyser och Helhjärnstänkande immunostaining

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 med samtidig fMRI i Gnagare

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

Analys av genuttryck Förändringar i Rat Hippocampus Efter Deep Brain Stimulation av 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

Generation av lokala CA1 γ Svängningar från tetanisk 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

Effekterna av transkraniell växelström stimulering på primära motoriska Cortex av Online kombinerat tillvägagångssätt 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

Okulär kinematik mätt In Vitro stimulering av kranialnerver i sköldpaddan

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 i Locus coeruleus i mus hjärnan

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

Bedömning av glaukom i öppen vinkel i tidigt skede hos patienter genom att isolera visuellt framkallat potential

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

Inrättande av akut pontinska infarkt hos råttor genom elektrisk stimulering

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