Name: open-source real-time closed-loop electrical threshold tracking for translational pain research
Uploaded: 2023-04-21T14:30:00
Duration: 10 min 28 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Open-Source Real-Time Closed-Loop Electrical Threshold Tracking for Translational Pain Research at JoVE.com

نود أن نشكر ممولينا على دعمهم: أكاديمية العلوم الطبية (J.P.D. ، A.E.P.) ، مقابل التهاب المفاصل (J.P.D. ، A.E.P.) ، معهد جان جولدنج Seedcorn Grant (J.P.D. ، A.E.P. ، GW ، A.C.S. ، M.M.P.) ، ومنحة الدكتوراه في شراكة التدريب التعاوني لمجلس أبحاث التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيولوجية مع Eli Lilly (G.W.T.N.). نود أن نعرب عن شكرنا لجميع المساهمين في تطوير APTrack. نود أيضا أن نشكر متطوعينا الذين شاركوا في تجارب تصوير الأعصاب الدقيقة والمتعاونين معنا في إشراك المرضى والجمهور ومشاركتهم على مساهماتهم التي لا تقدر بثمن.

<ol>
	<li>Dubin, A. E., Patapoutian, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nociceptors:+The+sensors+of+the+pain+pathway.">Nociceptors: The sensors of the pain pathway.</a> Journal of Clinical Investigation. 120 (11), 3760-3772 (2010).</li><li>Serra, 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=Microneurographic+identification+of+spontaneous+activity+in+C-nociceptors+in+neuropathic+pain+states+in+humans+and+rats.">Microneurographic identification of spontaneous activity in C-nociceptors in neuropathic pain states in humans and rats.</a> Pain. 153 (1), 42-55 (2012).</li><li>Serra, 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=Hyperexcitable+C+nociceptors+in+fibromyalgia.">Hyperexcitable C nociceptors in fibromyalgia.</a> Annals of Neurology. 75 (2), 196-208 (2014).</li><li>Namer, 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=Specific+changes+in+conduction+velocity+recovery+cycles+of+single+nociceptors+in+a+patient+with+erythromelalgia+with+the+I848T+gain-of-function+mutation+of+Nav1.7.">Specific changes in conduction velocity recovery cycles of single nociceptors in a patient with erythromelalgia with the I848T gain-of-function mutation of Nav1.7.</a> Pain. 156 (9), 1637-1646 (2015).</li><li>Kleggetveit, I. 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=High+spontaneous+activity+of+C-nociceptors+in+painful+polyneuropathy.">High spontaneous activity of C-nociceptors in painful polyneuropathy.</a> Pain. 153 (10), 2040-2047 (2012).</li><li>Orstavik, 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=Abnormal+function+of+C-fibers+in+patients+with+diabetic+neuropathy.">Abnormal function of C-fibers in patients with diabetic neuropathy.</a> Journal of Neuroscience. 26 (44), 11287-11294 (2006).</li><li>Orstavik, 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=Pathological+C-fibres+in+patients+with+a+chronic+painful+condition.">Pathological C-fibres in patients with a chronic painful condition.</a> Brain. 126, 567-578 (2003).</li><li>Raja, S. N., Ringkamp, M., Guan, Y., Campbell, J. N., John, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bonica+Award+Lecture:+Peripheral+neuronal+hyperexcitability:+The+&amp;#34;low-hanging&amp;#34;+target+for+safe+therapeutic+strategies+in+neuropathic+pain.">Bonica Award Lecture: Peripheral neuronal hyperexcitability: The &amp;#34;low-hanging&amp;#34; target for safe therapeutic strategies in neuropathic pain.</a> Pain. 161, S14-S26 (2020).</li><li>Middleton, S. 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=Studying+human+nociceptors:+From+fundamentals+to+clinic.">Studying human nociceptors: From fundamentals to clinic.</a> Brain. 144 (5), 1312-1335 (2021).</li><li>Marshall, A., Alam, U., Themistocleous, A., Calcutt, N., Marshall, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+and+emerging+electrophysiological+biomarkers+of+diabetic+neuropathy+and+painful+diabetic+neuropathy.">Novel and emerging electrophysiological biomarkers of diabetic neuropathy and painful diabetic neuropathy.</a> Clinical Therapeutics. 43 (9), 1441-1456 (2021).</li><li>Themistocleous, A. C., 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=Axonal+excitability+does+not+differ+between+painful+and+painless+diabetic+or+chemotherapy-induced+distal+symmetrical+polyneuropathy+in+a+multicenter+observational+study.">Axonal excitability does not differ between painful and painless diabetic or chemotherapy-induced distal symmetrical polyneuropathy in a multicenter observational study.</a> Annals of Neurology. 91 (4), 506-520 (2022).</li><li>Bostock, H., Cikurel, K., Burke, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Threshold+tracking+techniques+in+the+study+of+human+peripheral+nerve.">Threshold tracking techniques in the study of human peripheral nerve.</a> Muscle Nerve. 21 (2), 137-158 (1998).</li><li>Kiernan, M. C., 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=Measurement+of+axonal+excitability:+Consensus+guidelines.">Measurement of axonal excitability: Consensus guidelines.</a> Clinical Neurophysiology. 131 (1), 308-323 (2020).</li><li>Sauer, S. 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=Can+receptor+potentials+be+detected+with+threshold+tracking+in+rat+cutaneous+nociceptive+terminals.">Can receptor potentials be detected with threshold tracking in rat cutaneous nociceptive terminals.</a> Journal of Neurophysiology. 94 (1), 219-225 (2005).</li><li>Vallbo, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microneurography:+How+it+started+and+how+it+works.">Microneurography: How it started and how it works.</a> Journal of Neurophysiology. 120 (3), 1415-1427 (2018).</li><li>Torebjork, H., Hallin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+method+for+classification+of+C-unit+activity+in+intact+human+skin+nerves.">A new method for classification of C-unit activity in intact human skin nerves.</a> Advances in Pain Research and Therapy. 1, 29-34 (1976).</li><li>Brown, G. L., Holmes, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+activity+on+mammalian+nerve+fibres+of+low+conduction+velocity.">The effects of activity on mammalian nerve fibres of low conduction velocity.</a> Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 144 (918), 1-14 (1956).</li><li>Obreja, O., 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=Patterns+of+activity-dependent+conduction+velocity+changes+differentiate+classes+of+unmyelinated+mechano-insensitive+afferents+including+cold+nociceptors,+in+pig+and+in+human.">Patterns of activity-dependent conduction velocity changes differentiate classes of unmyelinated mechano-insensitive afferents including cold nociceptors, in pig and in human.</a> Pain. 148 (1), 59-69 (2010).</li><li>Serra, J., Campero, M., Ochoa, J., Bostock, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity-dependent+slowing+of+conduction+differentiates+functional+subtypes+of+C+fibres+innervating+human+skin.">Activity-dependent slowing of conduction differentiates functional subtypes of C fibres innervating human skin.</a> Journal of Physiology. 515, 799-811 (1999).</li><li>Weidner, C., Schmidt, R., Schmelz, M., Torebjork, H. E., Handwerker, H. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Action+potential+conduction+in+the+terminal+arborisation+of+nociceptive+C-fibre+afferents.">Action potential conduction in the terminal arborisation of nociceptive C-fibre afferents.</a> Journal of Physiology. 547, 931-940 (2003).</li><li>Siegle, J. 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=Open+Ephys:+An+open-source,+plugin-based+platform+for+multichannel+electrophysiology.">Open Ephys: An open-source, plugin-based platform for multichannel electrophysiology.</a> Journal of Neural Engineering. 14 (4), 045003 (2017).</li><li>Sanders, J. I., Kepecs, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+low-cost+programmable+pulse+generator+for+physiology+and+behavior.">A low-cost programmable pulse generator for physiology and behavior.</a> Frontiers in Neuroengineering. 7, 43 (2014).</li><li>Zimmermann, 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=Phenotyping+sensory+nerve+endings+in+vitro+in+the+mouse.">Phenotyping sensory nerve endings in vitro in the mouse.</a> Nature Protocols. 4 (2), 174-196 (2009).</li><li>Dunham, J. P., Sales, A. C., Pickering, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound-guided,+open-source+microneurography:+Approaches+to+improve+recordings+from+peripheral+nerves+in+man.">Ultrasound-guided, open-source microneurography: Approaches to improve recordings from peripheral nerves in man.</a> Clinical Neurophysiology. 129 (11), 2475-2481 (2018).</li><li>Levitt, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transformed+up-down+methods+in+psychoacoustics.">Transformed up-down methods in psychoacoustics.</a> Journal of the Acoustical Society of America. 49 (2), 467 (1971).</li><li>Turnquist, B., RichardWebster, B., Namer, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+detection+of+latency+tracks+in+microneurography+recordings+using+track+correlation.">Automated detection of latency tracks in microneurography recordings using track correlation.</a> Journal of Neuroscience Methods. 262, 133-141 (2016).</li><li>Kiernan, M. C., Burke, D., Andersen, K. V., Bostock, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+measures+of+axonal+excitability:+A+new+approach+in+clinical+testing.">Multiple measures of axonal excitability: A new approach in clinical testing.</a> Muscle Nerve. 23 (3), 399-409 (2000).</li></ol>

G.W.T.N. هي منحة دكتوراه في شراكة التدريب التعاوني BBSRC مع جامعة بريستول وشركة Eli Lilly and Company (BB / T508342 / 1). APN هو موظف حالي في Eli Lilly and Company وقد يمتلك أسهما في هذه الشركة.

APTrack هو برنامج إضافي للاستخدام مع منصة Open Ephys. لقد اخترنا هذه المنصة لأنها مفتوحة المصدر ومرنة ورخيصة التنفيذ. باستثناء تكلفة محفز التيار المستمر ، يمكن شراء جميع المعدات المطلوبة لبدء استخدام المكون الإضافي بحوالي 5,000 دولار أمريكي في وقت كتابة هذا التقرير. نأمل أن يمكن هذا الباحثين من تنفيذ APTrack في دراساتهم الفيزيولوجيا الكهربية للأعصاب الطرفية بسهولة أكبر. علاوة على ذلك ، يمكن للباحثين تعديل البرنامج بحرية ليناسب احتياجاتهم التجريبية. الأهم من ذلك ، سمحت هذه الأداة بتتبع العتبة الكهربائية لمستقبلات الألم المفردة من الألياف C ، لأول مرة ، في البشر.
كلما زادت نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، كان بإمكان الخوارزميات تحديد إمكانات الفعل بشكل أفضل. كانت نسبة الإشارة إلى الضوضاء أثناء تصوير الأعصاب الدقيقة كافية في غالبية تسجيلاتنا ، ولكن يجب أن يكون المستخدمون في حالة تأهب لخطر تدهور الإشارة بمرور الوقت. هذا مهم بشكل خاص للبروتوكولات التجريبية الأطول ، لأنه إذا انخفضت سعة جهد الفعل المتعقب إلى ما دون عتبة الكشف ، فستزداد سعة التحفيز عن طريق الخطأ ؛ يمكن التخفيف من ذلك من خلال المجربين الذين يراقبون المكون الإضافي ثم يضبطون الإعدادات إذا لزم الأمر. يتم تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء مع تصفية تمرير النطاق ، ولكن قد لا يزال يتم تحديد العابرين الأكبر بشكل خاطئ على أنهم إمكانات عمل في حالة وصولهم أثناء النافذة الزمنية لمربع البحث. يمكن تقليل خطر الخطأ في تحديد الضوضاء العابرة كجهد فعل عن طريق تضييق النافذة الزمنية التي يبحث خلالها المكون الإضافي عن إمكانات الفعل وعن طريق تحسين إعدادات العتبة. ومع ذلك ، لا تزال هناك مواقف قد يواجهها المرء تعيق أداء المكون الإضافي. قد يسبب النشاط التلقائي صعوبات إذا كانت إمكانات الفعل ذات السعة الأكبر تقع داخل نافذة مربع البحث الخاص بالخوارزمية ، حيث سيتم تحديدها بشكل خاطئ على أنها إمكانات الفعل المستهدفة. بالإضافة إلى ذلك ، قد يعني النشاط التلقائي في الخلية العصبية محل الاهتمام أن التحفيز الكهربائي يسقط خلال فترة الانكسار ، مما يتسبب في الفشل في توليد جهد الفعل. يمكن أن تنشأ صعوبات في استخدام البرنامج أيضا عندما تظهر الخلايا العصبية الواردة الأولية تقلبا ، حيث يتم تحفيز الفروع الطرفية البديلة لخلية عصبية واحدة ، مما يتسبب في أن يكون لجهد الفعل المستثار زمن انتقال أساسي (أو أكثر) يستبعد أحدهماالآخر 20. أثناء التسجيلات من الخلايا العصبية التي تظهر التقليب مع نسب إشارة إلى ضوضاء عالية ، نجحنا في إجراء زمن الوصول وتتبع العتبة الكهربائية عن طريق زيادة عرض مربع البحث لتغليف جميع سرعات التوصيل المحتملة التي أظهرتها الخلايا العصبية. ومع ذلك ، قد تختلف العتبة الكهربائية اعتمادا على الفرع الطرفي للخلية العصبية التي يتم إثارتها ، والتي من المحتمل أن تكون جزئيا بسبب الاختلافات في المسافة من موقع التحفيز الكهربائي إلى أطراف مستقبلات الألم البديلة. ومن الممكن القيام بعمل إضافي بشأن عملية تحديد هوية إمكانات العمل لتشمل، على سبيل المثال، مطابقة النماذج ويمكن دمجها في هذا البرنامج. يمكن أيضا استخدام المكونات الإضافية لواجهة المستخدم الرسومية لإيقاف النطاق أو ترشيح الضوضاء التكيفي في المنبع من APTrack في سلسلة الإشارة في حالة تطويرها.
نحن نعتبر العتبة الكهربائية المحددة على أنها التيار المطلوب لاستنباط جهد فعل بنسبة 50٪ من الوقت ، على عدد محدد من قبل المستخدم من المحفزات الكهربائية ، عادة 2-10. مورفولوجيا التحفيز الكهربائي هي 0.5 مللي ثانية ونبضات موجة مربعة موجية. هذا ليس هو نفسه تحديد rheobase ، وهو مقياس شائع الاستخدام لاستثارة الخلايا العصبية. يمكن تكييف المكون الإضافي لتحديد قاعدة الريوبيس. ومع ذلك ، فقد اتبعنا مقياسا أبسط ، حيث أن التغييرات الديناميكية في الإثارة ، مثل تلك التي يفترض حدوثها أثناء التسخين ، كان من الصعب تحديدها كميا مع تغييرات قاعدة الريو من تقدير العتبة الكهربائية لدينا.
يمكن استخدام هذا البرنامج في كل من التجارب البشرية والقوارض. أصبح هذا ممكنا بفضل الدعم المرن لأنظمة التحفيز الكهربائي. سيعمل البرنامج مع أي محفز يقبل جهد أمر تناظري أو يمكن توصيله يدويا بمحرك متدرج. بالنسبة لتصوير الأعصاب الدقيقة ، استخدمناه مع محفز تيار ثابت يحمل علامة CE تم تصميمه للاستخدام في الأبحاث البشرية وتم التحكم في تحفيزه بواسطة قرص. يمكن أن تكون المحفزات التي تقبل أوامر الجهد التناظري صاخبة لأنها لا تفصل الدائرة بين المحفزات ، مما يعني أن أي همهمة أو ضوضاء 50/60 هرتز على الإدخال التناظري سيتم نقلها إلى التسجيل. يعد المحفز الذي يتطلب إشارة تشغيل TLL إضافية لتوصيل الدائرة ، مما يسمح بتوليد حافز عند تيار مشابه لإدخال الجهد التناظري ، مثاليا للاستخدام مع المكون الإضافي. هذا يمنع انتقال الضوضاء إلى التسجيل بين المحفزات.
يستخدم البرنامج طريقة بسيطة من أعلى إلى أسفل لتقدير العتبة الكهربائية. وقد استخدم هذا في اختبارات الفيزياء النفسية لعدة عقود25. تماشيا مع الطريقة من أعلى إلى أسفل ، فإن خوارزمية تتبع العتبة الكهربائية لتعديل سعة التحفيز تأخذ في الاعتبار فقط سعة التحفيز السابق واستجابته عند حساب سعة التحفيز التالي. هذا يعني أن سعة التحفيز سوف تتأرجح حول العتبة الكهربائية الحقيقية ، وبالتالي تنتج معدل إطلاق بنسبة 50٪ ، على افتراض أن العتبة مستقرة. الحد الأدنى لحجم الزيادة أو النقصان هو 0.01 فولت ؛ هذا يعادل 0.01 مللي أمبير بافتراض أن المحفز لديه نسبة مدخلات إلى مخرجات 1 V: 1 mA ودقة كافية لتحقيق تغييرات خطوة صغيرة. سيقوم المكون الإضافي بتحديث التقدير المباشر للعتبة الكهربائية لجهد الفعل المستهدف في كل مرة يصل فيها إلى معدل إطلاق 50٪ على عدد محدد من المحفزات السابقة التي يحددها المستخدم (2-10). بعد ذلك ، نوصي باستخدام متوسط المتداول لسعة التحفيز على آخر 2-10 محفزات لتقدير العتبة الكهربائية ، وتجدر الإشارة إلى أن هذا التقدير لن يكون دقيقا إلا عندما يكون معدل إطلاق النار مستقرا نسبيا عند 50٪. في كل من التقديرات الحية واللاحقة للعتبة الكهربائية ، هناك توازن بين الدقة والموثوقية والوقت الذي يجب مراعاته. سيؤدي استخدام خطوات الزيادة والنقصان الأصغر إلى زيادة دقة تقدير العتبة الكهربائية ولكنه سيزيد من الوقت المستغرق للعثور على العتبة الكهربائية الجديدة في البداية وبعد الاضطراب. سيوفر حساب العتبة الكهربائية على عدد أكبر من المحفزات السابقة موثوقية أفضل ولكنه سيزيد من الوقت اللازم للوصول إلى تقدير دقيق.
تم تصميم APTrack للاستخدام في تسجيلات الأعصاب الطرفية ، وتحديدا لتتبع العتبات الكهربائية للألياف C أثناء الاضطرابات التجريبية والمرضية على مدى فترات قد يختلف فيها زمن انتقال جهد الفعل اعتمادا على النشاط العصبي الأساسي. ستمكن هذه الطريقة من فحص ليس فقط استثارة المحور العصبي ولكن أيضا إمكانات مولد مستقبلات الألم لدى المتطوعين والمرضى الأصحاء. نتوقع أن تتبنى مجالات أخرى من الفيزيولوجيا الكهربية هذه الأداة وتكيفها لاستخدامها في أي تجربة تتطلب تتبع العتبة الكهربائية لنشاط مغلق بالتحفيز. على سبيل المثال ، يمكن تكييف هذا بسهولة للتحفيز البصري الوراثي بنبضات ضوئية مدفوعة من APTrack. البرنامج المساعد مفتوح المصدر ومتاح للباحثين بموجب ترخيص GPLv3. إنه مبني على منصة Open Ephys ، وهو نظام للحصول على بيانات مفتوح المصدر ومنخفض التكلفة وقابل للتكيف ومنخفض التكلفة. يوفر المكون الإضافي خطافات إضافية للمكونات الإضافية النهائية لاستخراج معلومات إمكانات الإجراء وتوفير واجهات مستخدم إضافية أو نماذج تكيفية. يوفر المكون الإضافي واجهة مستخدم بسيطة للتصور وتتبع زمن الوصول لإمكانات العمل في الوقت الفعلي. يمكنه أيضا تشغيل البيانات السابقة وتصورها باستخدام مخطط البيانات النقطية الزمنية. علاوة على ذلك ، يمكنه أيضا إجراء تتبع زمن الوصول أثناء تشغيل البيانات السابقة. في حين أن هناك حزم برامج أخرى متاحة لتتبع زمن الوصول في الوقت الفعلي ، إلا أنها ليست مفتوحة المصدر ولا يمكنها إجراء تتبع العتبة الكهربائية26,27. يتمتع APTrack بميزة على الطرق التقليدية لتحديد إمكانات عمل زمن الانتقال الثابت من آثار الجهد لأنه يستخدم مخططا نقطيا زمنيا لتصور البيانات. علاوة على ذلك ، أشارت تجاربنا في استخدامه في التجارب ذات نسب الإشارة إلى الضوضاء المنخفضة إلى أن طريقة تصور المخطط النقطي الزمني تسمح بتحديد إمكانات عمل الكمون الثابت التي ربما تم تفويتها بطريقة أخرى.
تتبع عتبة العصب الكامل هو طريقة مستخدمة على نطاق واسع لتقييم استثارة المحورالعصبي 13. تم استخدام تتبع العتبة الكهربائية أحادية الخلية العصبية في ألياف C للقوارض سابقا لتحديد استثارة مستقبلات الألم14 ، وتم التعرف على فائدتها في البشر10,11 ؛ ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يكن هذا ممكنا. نحن نقدم أداة جديدة ومفتوحة المصدر لقياس استثارة مستقبلات الألم المفردة بشكل مباشر في كل من دراسات الفيزيولوجيا الكهربية للأعصاب الطرفية للقوارض والإنسان. يتيح APTrack تتبع العتبة الكهربائية المفتوحة المصدر في الوقت الفعلي لجهود عمل الخلايا العصبية المفردة في البشر ، لأول مرة. نتوقع أنه سيسهل الدراسات الانتقالية لمستقبلات الألم بين القوارض والبشر.

مستقبلات الألم هي خلايا عصبية واردة أولية في الجهاز العصبي المحيطي يتم تنشيطها من خلال الأحداث العلنية أو التي يحتمل أن تكون ضارة بالأنسجة وتلعب دورا وقائيا حاسما في الألم الحاد1. كشفت التسجيلات الفيزيولوجية الكهربية من مستقبلات الألم من الألياف C والألياف Aδ في النماذج الحيوانية والمتطوعين البشريين الأصحاء والمرضى عن التحسس والنشاط التلقائي غير الطبيعي في مجموعة متنوعة من حالات الألم2،3،4،5،6،7. إن فهم الآليات التي تكمن وراء هذه التغييرات في استثارة مستقبلات الألم لدى المرضى يمكن أن يتيح التدخلات العلاجية المستهدفة8. ومع ذلك ، هناك عدد قليل من الأدوات لتقييم استثارة مستقبلات الألم مباشرة ، لا سيما في المرضى9 ، ولكن إمكانية فائدة هذه الأدوات معترف بها جيدا10,11.
يمكن استخدام تتبع العتبة الكهربائية للأعصاب الكاملة لفحص استثارة المحور العصبي لدى البشر12. ومع ذلك ، نظرا لأن الخلايا العصبية الطرفية الكبيرة الميالينية تساهم بشكل غير متناسب في سعة جهد عمل المركب الحسي ، فإن تتبع العتبة الكهربائية للأعصاب الكاملة لا يسمح بتقييم وظيفة الألياف C11,13. في الواقع ، في دراسة سابقة ، لم يظهر تتبع العتبة الكهربائية للعصب الكامل في مجموعات آلام الأعصاب المزمنة مع اعتلال الأعصاب السكري واعتلال الأعصاب الناجم عن العلاج الكيميائي أي اختلافات في استثارة المحورالعصبي 11.
في دراسة سابقة ، تم استخدام تتبع العتبة الكهربائية على مستوى الخلايا العصبية المفردة لفحص استثارة مستقبلات الألم من الألياف C أثناء تسجيلات الألياف المثارة في إعداد العصب الجلدي للفئران خارج الجسم الحي 14. أظهر المؤلفون أن زيادة تركيز البوتاسيوم ، والظروف الحمضية ، وبراديكينين كلها زادت من استثارة مستقبلات الألم من الألياف C ، كما ينعكس في انخفاض العتبة الكهربائية لتوليد جهد العمل. علاوة على ذلك ، أدى تسخين المجال المستقبلي لمستقبلات الألم الحساسة للحرارة إلى تقليل عتبتها الكهربائية ، في حين أظهرت مستقبلات الألم غير الحساسة للحرارة زيادة في عتبتها الكهربائية14. يوفر هذا دليلا مهما على أن تتبع العتبة الكهربائية للخلية العصبية المفردة ممكن ويمكن أن يكون مفيدا ، ولكن لا توجد حاليا حلول برامج و / أو أجهزة متاحة لتمكين مثل هذه التحقيقات ، خاصة للدراسات البشرية.
في البشر ، تصوير الأعصاب الدقيقة هو الطريقة الوحيدة المتاحة لتقييم الخصائص الفيزيولوجية الكهربية للأليافC 15 مباشرة. وقد استخدم هذا النهج لإثبات خلل مسبب الألم في المرضى الذين يعانون من الألم المزمن2،3،4،5،6،7. يمكن لتصوير الأعصاب الدقيقة الكشف عن إمكانات عمل الخلايا العصبية المفردة. ومع ذلك ، نظرا لانخفاض نسب الإشارة إلى الضوضاء ، يستخدم الباحثون تقنية الوسم لتوصيف نشاط الألياف C16. في تقنية الوسم ، يتم تطبيق التحفيز الكهربائي فوق العتبة على المجالات المستقبلة للألياف C في الجلد. يولد هذا التحفيز الكهربائي جهد فعل يحدث عند زمن انتقال ثابت ، والذي يتم تحديده بواسطة سرعة توصيل الألياف C. تظهر الألياف C تباطؤا يعتمد على النشاط ، حيث تقل سرعة التوصيل ، وبالتالي يزداد زمن انتقال التوصيل خلال فترات تفريغ جهد العمل17. في ظل الظروف القاعدية ، لا تولد الألياف C عادة إمكانات عمل في حالة عدم وجود محفزات ضارة ، وبالتالي ، فإن زمن انتقال التوصيل استجابة للتحفيز الكهربائي منخفض التردد ثابت. تحفز المحفزات الميكانيكية أو الحرارية أو الدوائية ، التي تثير إطلاق النار ، التباطؤ المعتمد على النشاط ، مما يزيد من زمن انتقال إمكانات الفعل التي يثيرها التحفيز الكهربائي منخفض التردد المصاحب. وهذا يسمح بالتحديد الموضوعي للاستجابات للمحفزات غير الكهربائية المطبقة في سياق انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء. لذلك ، يمكن استخدام التباطؤ المعتمد على النشاط لتوصيف الألياف C16 وظيفيا. في الواقع ، تظهر الفئات الوظيفية المختلفة للألياف C أنماطا مميزة من التباطؤ المعتمد على النشاط في نماذج التحفيز الكهربائي التي تتضمن تغيير تردد التحفيز18,19. يمثل هذا التباين في زمن انتقال إمكانات عمل الألياف C تحديا للخوارزميات المصممة لمراقبتها.
يؤدي النشاط المستمر في مستقبلات الألم إلى زيادة التباين في زمن الوصول أثناء التحفيز الكهربائي منخفض التردد ، وهذا يرجع مرة أخرى إلى التباطؤ المعتمد على النشاط. هذا التباين المتزايد ، أو الارتعاش ، هو مقياس بديل قابل للقياس الكميللاستثارة 2. تشمل الأسباب الأخرى للتباين في زمن انتقال جهد الفعل التقليب ، حيث يتم تحفيز الفروع الطرفية البديلة لخلية عصبية واحدة ، مما يؤدي إلى أن يكون لجهد الفعل المستثار أزمنان انتقالان أساسيان (أو أكثر) يستبعد أحدهماالآخر 20. أخيرا ، تتسبب التغيرات في درجة حرارة الفروع الطرفية للخلايا العصبية الطرفية أيضا في حدوث تغييرات في زمن انتقال جهد الفعل بطريقة ديناميكية حرارية ، حيث يؤدي الاحترار إلى زيادة سرعة التوصيل والتبريد إلى إبطاء سرعة التوصيل19. وبالتالي ، فإن أي برنامج يسعى إلى إجراء تتبع عتبة كهربائية مغلقة الحلقة للألياف C المسببة للألم يجب أن يسمح بإجراء تغييرات في زمن الوصول في إمكانات الفعل المستثارة كهربائيا.
لتحقيق هدفنا المتمثل في تتبع العتبة الكهربائية عبر الأنواع لمستقبلات الألم من الألياف C ، قمنا بتطوير APTrack ، وهو مكون إضافي لبرنامج مفتوح المصدر لمنصة Open Ephys21 ، لتمكين تتبع العتبة الكهربائية في الوقت الفعلي والحلقة المغلقة وتتبع زمن الوصول. نحن نقدم بيانات إثبات المفهوم التي توضح أن تتبع العتبة الكهربائية لمستقبلات الألم من الألياف C أثناء تصوير الأعصاب المجهري البشري أمر ممكن. علاوة على ذلك ، نظهر أنه يمكن استخدام هذه الأداة في الفيزيولوجيا الكهربية للألياف خارج الجسم الحي للقوارض ، مما يتيح إجراء دراسات متعدية بين البشر والقوارض. هنا ، سنصف بالتفصيل كيف يمكن للباحثين تنفيذ واستخدام هذه الأداة للمساعدة في دراستهم لوظيفة nociceptor والإثارة.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>12V DC Power Supply&#160;</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>To power uStepper S-lite. Required for dial-controlled stimulators.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>36 Pin Electrode Adapter Board</td>
			<td>Intan Technology</td>
			<td>C3410</td>
			<td>APTrack Dependency. For connecting electrode input to headstage. $255 USD as of March 2021.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>APTrack Plugin</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>https://github.com/Microneurography/APTrack</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar Ag/AgCl Recording Electrode</td>
			<td>Custom</td>
			<td>NA</td>
			<td>Recording electrode for the skin-nerve preparation. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar Concentric Stimulating Electrode</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>SNE-100</td>
			<td>For electrical stimulation in the mouse skin-nerve preparation. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar Transcutaneous Stimulating Electrode</td>
			<td>Custom</td>
			<td>NA</td>
			<td>For transcutaneous electrical stimulation while searching for single-neuron action potentials during microneurography.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC T Splitter (1+)</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>APTrack Dependency. Any standard BNC T splitter.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC to BNC cables (3+)</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>APTrack Dependency. Any standard BNC cables.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C6H11NaO7</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S2054</td>
			<td>Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Merck</td>
			<td>C5670</td>
			<td>Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digitimer DS4 Constant Current Stimulator</td>
			<td>Digitimer</td>
			<td>DS4</td>
			<td>Constant current stiulator for animal research. &#163;1,695 GBP as of September 2022.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digitimer DS7 Constant Current Stimulator</td>
			<td>Digitimer</td>
			<td>DS7A</td>
			<td>Constant current stiulator for human research. &#163;3,400 GBP as of September 2022.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electroaccupuncture Classic Plus Stimulating Electrodes</td>
			<td>Harmony Medical</td>
			<td>NA</td>
			<td>For fixed position intradermal electrical stimulation of the dorsal aspect of the foot during human microneurography.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>G/0450/60</td>
			<td>Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HDMI Cable</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>APTrack Dependency. Any standard passive HMDI cable. To connect OE I/O Board to OE Acquisition Board.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Merck</td>
			<td>P9541</td>
			<td>Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>213115000</td>
			<td>Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mineral Oil</td>
			<td>Merck</td>
			<td>330779</td>
			<td>Electrical insulation for nerve recordings in th skin-nerve preparation. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S9888</td>
			<td>Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S6014</td>
			<td>Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S0751</td>
			<td>Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Open Ephys Acquisition Board</td>
			<td>Open Ephys</td>
			<td>NA</td>
			<td>APTrack Dependency. Includes USB cable to connect to computer and mains socket power supply. &#8364;2,955 EUR as of September 2022.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Open Ephys Graphical User Interface</td>
			<td>Open Ephys</td>
			<td>NA</td>
			<td>https://github.com/open-ephys/plugin-GUI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Open Ephys I/O Board</td>
			<td>Open Ephys</td>
			<td>NA</td>
			<td>APTrack Dependency. For ADC voltage inputs via BNC cables. &#8364;12.5 EUR without connectors, &#8364;85 EUR with connectors as of September 2022.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PulsePal V2</td>
			<td>Sanworks</td>
			<td>1102</td>
			<td>APTrack Dependency. Open-source DAC and train generator. $725 USD pre-assembled as of September 2022. Approx. $275 USD for self-assembly.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHD 6ft SPI Cable</td>
			<td>Intan Technology</td>
			<td>C3206</td>
			<td>APTrack Dependency. For connecting headstage to OE Acquisition Board. $295 USD as of March 2021</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHD2216 16ch Bipolar Headstage</td>
			<td>Intan Technology</td>
			<td>C3313</td>
			<td>APTrack Dependency. For data acquisition and digitization. $725 USD as of March 2021. Or equivalent RHD2000 series headstage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S/8560/60</td>
			<td>Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TCS-II Thermal Stimulator</td>
			<td>QST.Lab</td>
			<td>NA</td>
			<td>For thermal stimualtion of nociceptor receptive fields during human microneurography.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten Microelectrode Pair (Active + Reference)</td>
			<td>FHC</td>
			<td>30085</td>
			<td>For microneurography recordings. 35mm.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound Scanner iQ+&#160;</td>
			<td>Butterfly Network</td>
			<td>NA</td>
			<td>For ultrasound-guided electrode insertion during microneurography.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB 3.0 5kV RMS Isolation</td>
			<td>Inota Technology</td>
			<td>7055-D</td>
			<td>For isolating human microneuroography participant from computer. &#8364;459 EUR as of September 2022.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB-A to micro USB-B cable (2)</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>APTrack Dependency. To connect computer to PulsePal and to uStepper S-lite if using stepper-stimulator interfacing.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>uStepper S-lite + NEMA17 motor</td>
			<td>uStepper</td>
			<td>NA</td>
			<td>To interface with stimulators via a control dial. &#8364;50 EUR as of September 2022.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Von Frey Filaments</td>
			<td>Ugo Basile</td>
			<td>37450-275</td>
			<td>For mechanical stimulation of receptive fields during sensory phenotyping of nociceptors.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

open-source real-time closed-loop electrical threshold tracking for translational pain research

مستقبلات الألم هي فئة من الخلايا العصبية الواردة الأولية التي تشير إلى محفزات ضارة محتملة. تحدث زيادة في استثارة مستقبلات الألم في حالات الألم الحاد والمزمن. ينتج عن هذا نشاط مستمر غير طبيعي أو انخفاض عتبات التنشيط إلى محفزات ضارة. مطلوب تحديد سبب هذه الإثارة المتزايدة لتطوير العلاجات القائمة على الآلية والتحقق من صحتها. يمكن لتتبع العتبة الكهربائية للخلايا العصبية المفردة تحديد استثارة مستقبلات الألم. لذلك ، قمنا بتطوير تطبيق للسماح بمثل هذه القياسات وإثبات استخدامها في البشر والقوارض. يوفر APTrack تصورا للبيانات في الوقت الفعلي وتحديد إمكانات الإجراء باستخدام مخطط نقطي زمني. تكتشف الخوارزميات إمكانات الفعل عن طريق عبور العتبة وتراقب زمن وصولها بعد التحفيز الكهربائي. ثم يقوم المكون الإضافي بتعديل سعة التحفيز الكهربائي باستخدام طريقة من أعلى إلى أسفل لتقدير العتبة الكهربائية لمستقبلات الألم. تم بناء البرنامج على نظام Open Ephys (V0.54) وتم ترميزه في C ++ باستخدام إطار عمل JUCE. يعمل على أنظمة تشغيل ويندوز ولينكس وماك. الكود مفتوح المصدر متاح (<a data-saferedirecturl="https://www.google.com/url?q=https://github.com/Microneurography/APTrack&source=gmail&ust=1680789829274000&usg=AOvVaw0nMk9J_EI2jUn8SlmC5JJm" href="https://github.com/Microneurography/APTrack" target="_blank">https://github.com/ تصوير الأعصاب الدقيقة / APTrack</a>). تم أخذ التسجيلات الفيزيولوجية الكهربية من مستقبلات الألم في كل من تحضير العصب الجلدي للفأر باستخدام طريقة الألياف المثارة في العصب الصافن وفي المتطوعين البشريين الأصحاء باستخدام تصوير الأعصاب الدقيقة في العصب الشظوي السطحي. تم تصنيف مستقبلات الألم من خلال استجابتها للمنبهات الحرارية والميكانيكية ، وكذلك من خلال مراقبة التباطؤ المعتمد على النشاط لسرعة التوصيل. سهل البرنامج التجربة من خلال تبسيط تحديد جهد الفعل من خلال مخطط البيانات النقطية الزمنية. نعرض تتبع العتبة الكهربائية ذات الحلقة المغلقة في الوقت الفعلي لجهود عمل الخلايا العصبية المفردة أثناء تصوير الأعصاب المجهري البشري في الجسم الحي ، لأول مرة ، وأثناء التسجيلات الفيزيولوجية الكهربية للفأر خارج الجسم الحي للألياف C وألياف Aδ. نؤسس دليلا على المبدأ من خلال إظهار أن العتبة الكهربائية لمستقبلات الألم من الألياف C الحساسة للحرارة يتم تقليلها عن طريق تسخين المجال المستقبل. يتيح هذا المكون الإضافي تتبع العتبة الكهربائية لجهود عمل الخلايا العصبية المفردة ويسمح بالقياس الكمي للتغيرات في استثارة مستقبلات الألم.

يوضح الشكل 7 مثالا تمثيليا للبرنامج الذي يعمل للتحكم في تجربة. يقوم بضبط سعة التحفيز بشكل متكرر باستخدام طريقة من أعلى إلى أسفل للعثور بشكل فعال على العتبة الكهربائية لمستقبلات الألم المفردة. لأول مرة ، نوضح جدوى تتبع العتبة الكهربائية للخلية العصبية المفردة في الوقت الفعلي في البشر أثناء تصوير الأعصاب المجهري (الشكل 7 أ). بالإضافة إلى ذلك ، نعرض تتبع العتبة الكهربائية في الماوس Aδ-fiber (الشكل 7B). إن تحديد جهود الفعل عن طريق عبور العتبة، كما هو مستخدم هنا، كاف لتتبع العتبات الكهربائية بمرور الوقت. نوصي المستخدمين باتخاذ خطوات لتقليل الضوضاء الكهربائية أثناء تسجيلاتهم ، مثل استخدام قفص فاراداي ومرشحات النطاق الترددي لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء.
لإثبات أنه يمكن استخدام تتبع العتبة الكهربائية كمقياس للتغيرات في استثارة مستقبلات الألم لدى البشر ، تم إجراء تتبع العتبة الكهربائية أثناء نموذج التسخين المتدرج (الشكل 8). أدت زيادة درجة حرارة أطراف مستقبلات الألم إلى تقليل تيار التحفيز الكهربائي المطلوب لاستنباط جهد الفعل ، مما يعكس زيادة في استثارة مستقبلات الألم (الشكل 8C). من المحتمل أن يكون هذا ناتجا عن توليد إمكانات المستقبلات بواسطة القنوات الأيونية الحساسة للحرارة المعبر عنها في مستقبلات الألم C-fiber14. عند أعلى درجة حرارة ، 44 درجة مئوية ، تم استنباط جهود الفعل المستثارة حراريا (الشكل 8 أ ، رقم التحفيز 86-96). يؤدي هذا إلى زيادة في العتبة الكهربائية حيث قد يكون مستقبل الألم في حالة مقاومة للحرارة بعد التفريغ عالي التردد. كما هو متوقع ، انخفض زمن انتقال جهد الإجراء المتعقب مع زيادة درجة الحرارة. يعتقد أن هذا يحدث بسبب التأثير الديناميكي الحراري على آلية التوصيل ، مما يزيد من سرعة التوصيل للألياف C. قد تظهر هذه الألياف C أيضا شبشبا (الشكل 8B ، رقم التحفيز 47-54) ، مما قد يؤدي إلى زيادة التحفيز الكهربائي التالي عن طريق الخطأ في السعة إذا كان جهد الفعل يقع خارج نافذة بحث الخوارزمية.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64898/64898fig01.jpg"> الشكل 1: رسم تخطيطي لإعداد المعدات وتوصيلات الكابلات المطلوبة لتتبع العتبة الكهربائية لمستقبلات الألم باستخدام APTrack في القوارض والبشر. لاحظ الطريقتين المختلفتين للتحكم في سعة التحفيز: محرك متدرج للمحفزات المعدلة يدويا في إعدادنا البشري ، و PulsePal للمحفزات التي يتم التحكم فيها بجهد الإدخال في إعداد القوارض لدينا. (1) جهاز كمبيوتر (يعمل بنظام التشغيل Windows أو Mac أو Linux) يقوم بتشغيل المكون الإضافي لمنصة Open Ephys. (2) محرك متدرج يقوم بتشغيل قرص سعة التحفيز على DS7. (3) محفز تيار مستمر معتمد للاستخدام في البشر ؛ هنا استخدمنا DS7. (4) معزل ضوئي USB 3.0 ، والذي يعزل المشارك البشري عن جهاز الكمبيوتر (اختياري ، مطلوب فقط للبحث البشري). (5) مولد نبض PulsePal V2 ، والذي يولد طوابع زمنية TTL (قناة الإخراج 2) وخطوات الجهد المقابلة لسعة التحفيز المطلوبة (قناة الإخراج 1). (6) محفز تيار مستمر للاستخدام في الحيوانات ؛ هنا ، استخدمنا DS4. (7) مصدر طاقة تيار مستمر للنظام (مصدر طاقة التيار المستمر الرئيسي المستخدم لإعداد القوارض ومصدر طاقة التيار المستمر للبطارية المستخدم في الإعداد البشري). (8) مجلس اقتناء. (9) لوحة إدخال / إخراج لتوصيل الكابلات المحورية BNC التي تحمل الإشارات المراد تسجيلها ، مثل مخرجات المزدوجة الحرارية وعلامات TTL. (10) إعداد العصب الجلدي للفأر يخضع لتسجيلات الفيزيولوجيا الكهربية لمستقبلات الألم. (11) مشارك بشري يخضع لتسجيل تصوير الأعصاب المجهري من ألياف C في العصب الشظوي السطحي. (12) Intan RHD2216 لاقتناء التسجيلات ورقمنتها. (13) لوحة محول قطب كهربائي Intan ، والتي يتم توصيل أقطاب التسجيل بها والتي تسمح بتمرير الإشارة إلى مرحلة الرأس RHD2216. (14) نظام تحفيز حراري يمكنه إخراج درجة الحرارة عبر اتصال BNC متحد المحور. (15) زر / دواسة قدم تعمل بالبطارية 3.3 فولت تستخدم لتحديد أحداث التحفيز الميكانيكي وتطبيقات الأدوية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64898/64898fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64898/64898fig02.jpg"> الشكل 2: سلسلة إشارة القالب. يشير السهم الأحمر إلى الزر لتمكين إدخال ADC من لوحة الإدخال / الإخراج. يشير السهم الأصفر إلى القائمة المنسدلة لتحديد تنسيق ملف Open Ephys. يشير السهم الأخضر إلى زري التشغيل والتسجيل. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64898/64898fig02large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64898/64898fig03.jpg"> الشكل 3: واجهة المستخدم الرسومية. تتكون واجهة المستخدم الرسومية من أربعة مكونات رئيسية. (1) لوحة الرسم النقطي الزمني (أخضر) لتصور البيانات والإعدادات المرتبطة بالتحكم في المؤامرة. يشار إلى استجابة زمن الانتقال الثابتة التي تظهر تباطؤا تدريجيا يعتمد على النشاط بواسطة السهم الأخضر. (2) لوحة التحكم في التحفيز (صفراء) لضبط معلمات سعة التحفيز وتحميل نصوص نموذج التحفيز. (3) جدول تتبع متعدد الوحدات (أزرق) لإضافة إمكانات العمل لتتبع وتفعيل زمن الوصول وتتبع العتبة الكهربائية. (4) قائمة الخيارات لتحديد أنماط الألوان وقناة الإدخال للبيانات ومشغلات TTL. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64898/64898fig03large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64898/64898fig04.jpg"> الشكل 4: تسهيل تحديد إمكانات عمل زمن الانتقال الثابت من خلال تصور البيانات في الوقت الفعلي على مخطط نقطي زمني باستخدام APTrack. هذا مثال على نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية. البيانات المقدمة في مخطط النقطية الصدغية مأخوذة من تسجيل ألياف C بشري من العصب الشظوي السطحي أثناء تصوير الأعصاب الدقيقة. تتبع الجهد هو المكون الإضافي LFP Viewer الشبيه بالذبذبات داخل Open Ephys. واجهة مستخدم APTrack هي واجهة المستخدم الرسومية للمكون الإضافي. تتم الإشارة إلى إمكانات الإجراء المتعقب بواسطة أسهم خضراء ، وشريط التمرير الدائري على حدود المخطط النقطي الزمني مخصص للتحكم في موضع مربع البحث حيث ستبحث الخوارزميات عن أحداث عبور العتبة. تم تمييز قطعة التحفيز الكهربائي باللون الأزرق على أثر الجهد. يشار إلى سعة التحفيز لأمر الجهد التناظري باللون الأحمر ؛ لاحظ أن هذا قد لا يكون هو نفسه سعة تيار التحفيز اعتمادا على عامل القياس المحدد على المحفز. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64898/64898fig04large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64898/64898fig05.jpg"> الشكل 5: تمثيل رسومي لخوارزمية تتبع زمن الوصول. بعبارات بسيطة ، إذا تم اكتشاف جهد إجراء عن طريق عبور العتبة ، فسيقوم مربع البحث بضبط موضعه لتوسيط نفسه في وقت ذروة الجهد. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64898/64898fig05large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64898/64898fig06.jpg"> الشكل 6: تمثيل رسومي لخوارزمية تتبع العتبة الكهربائية. بعبارات بسيطة ، إذا تم اكتشاف جهد الفعل عن طريق عبور العتبة ، تقليل سعة التحفيز بمعدل الانخفاض. إذا لم يتم الكشف عن أي جهد فعل ، فستزداد سعة التحفيز بمعدل الزيادة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64898/64898fig06large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64898/64898fig07.jpg"> الشكل 7: تتبع العتبة الكهربية الآلي لجهود فعالية الخلية العصبية المفردة عند تردد تحفيز 0.25 هرتز. أ: آثار متسلسلة لألياف C بشرية للعصب الشظوي السطحي أثناء تجربة تصوير الأعصاب المجهري. (ب) آثار متسلسلة من الفأر Aδ-fiber من العصب الصافن أثناء تحضير عصب الجلد تثير الفيزيولوجيا الكهربية للألياف. تم تلوين الآثار باللون الأحمر عند تحديد جهد الفعل ، مما أدى إلى انخفاض سعة المثير. تجد خوارزمية البرنامج بشكل فعال سعة التحفيز المطلوبة لاحتمال إطلاق النار بنسبة 50٪. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64898/64898fig07large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64898/64898fig08.jpg"> الشكل 8: تتبع العتبة الكهربائية عند تردد تحفيز 0.25 هرتز أثناء التحفيز الحراري لمستقبل مسبب للألم من الألياف C. يقوم المحور ص بتشفير رقم التحفيز من بداية النموذج. (أ) تتبع الجهد لمدة 4000 مللي ثانية بعد التحفيز الكهربائي ، مع تمييز أحداث عبور العتبة باللون الأحمر. (B) تكبير أثر الجهد من A حول جهد الفعالية المتتبع. تم تلوين الآثار باللون الأحمر عندما تم اكتشاف جهد الفعل المتتبع. الخط الأزرق العمودي هو زمن انتقال خط الأساس للوحدة المتعقبة. (ج) تيار التحفيز الذي يأمر به APTrack. الخط الأزرق الرأسي هو العتبة الكهربائية الأساسية. (د) درجة حرارة مسبار التحفيز الحراري TCS-II للمجال الاستقبالي. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64898/64898fig08large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>مركب</td>
			<td>تركيز</td>
		</tr><tr><td>كلوريد الصوديوم</td>
			<td>107.8 مللي متر</td>
		</tr><tr><td>ناهكو3</td>
			<td>26.2 مللي متر</td>
		</tr><tr><td>ككل</td>
			<td>3.5 مللي متر</td>
		</tr><tr><td>NaH2PO4</td>
			<td>1.67 مللي متر</td>
		</tr><tr><td>كلوريد متعدد الكلور2</td>
			<td>1.53 مللي متر</td>
		</tr><tr><td>مغسو4</td>
			<td>0.69 مللي متر</td>
		</tr><tr><td>غلوكونات الصوديوم</td>
			<td>9.64 مللي متر</td>
		</tr><tr><td>سكروز</td>
			<td>7.6 مللي متر</td>
		</tr><tr><td>الجلوكوز</td>
			<td>5.55 مللي متر</td>
		</tr></tbody></table>الجدول 1: محتويات السائل الخلالي الاصطناعي لإعداد العصب الجلدي للفأر23.

Watch this Scientific Journal Video about Open-Source Real-Time Closed-Loop Electrical Threshold Tracking for Translational Pain Research at JoVE.com

Open-Source Real-Time Closed-Loop Electrical Threshold Tracking for Translational Pain Research

APTrack هو مكون إضافي برمجي تم تطويره لمنصة Open Ephys التي تتيح تصور البيانات في الوقت الفعلي وتتبع العتبة الكهربائية ذات الحلقة المغلقة لإمكانات العمل العصبي. لقد استخدمنا هذا بنجاح في تصوير الأعصاب الدقيقة لمستقبلات الألم البشرية من الألياف C ومستقبلات الألم من الألياف C والألياف Aδ.

تتبع العتبة الكهربائية ذات الحلقة المغلقة في الوقت الفعلي مفتوحة المصدر لأبحاث الألم الانتقالية

Nociceptors are a class of primary afferent neurons that signal potentially harmful noxious stimuli. An increase in nociceptor excitability occurs in ...

يمكن استخدام هذه الأداة للتحقيق في آليات مختلفة لحساسية مستقبلات الألم ، وهذا هو التحسس الذي يمكن أن يدفع بعض أشكال الألم المزمن. يوفر تتبع العتبة الكهربائية الآلي مقياسا موثوقا به عبر الإنترنت وفي الوقت الفعلي لاستثارة مستقبلات الألم. على هذا النحو ، يوفر هذا الإجراء جسرا انتقاليا مهما ، مما يسمح بإجراء القياسات في كل من البشر والحيوانات.بنفس الطريقة ، مما يسمح بتقييم الأمراض والعلاجات الفعالة. في المستقبل ، يمكن استخدام AP Track في مرضى الألم المزمن لتأكيد ما إذا كان العامل العلاجي يعمل على تطبيع استثارة مستقبلات الألم الحساسة. وهذا من شأنه أن يمثل علامة حيوية حاسمة للفعالية.نتوقع أن تكون مجموعة أدواتنا مفتوحة المصدر ، AP Track ، مفيدة لعلماء الفيزيولوجيا الكهربية الذين يدرسون محفزات الحلقة الزمنية ذات الأحجام المختلفة. على سبيل المثال، نعتقد أيضا أنه سيكون مفيدا لدراسة علم البصريات الوراثي. تعد إدارة التجربة والبرامج في وقت واحد أمرا صعبا في البداية ، لذلك أوصي المستخدمين بتحميل البيانات المسجلة مسبقا في AP Track للتعرف على استخدامها قبل محاولة التجربة.لقد قدمنا بيانات تجريبية. للبدء ، قم بتوصيل لوحة الاستحواذ بالكمبيوتر باستخدام الكبل الذي توفره الشركة المصنعة ، وقم بتشغيلها. بعد ذلك ، قم بتوصيل لوحة IO بالاستيراد التناظري على لوحة الاستحواذ وقم بتوصيل Intan RHD Recording Headstage بلوحة الاستحواذ باستخدام كبل واجهة طرفية تسلسلية.بعد ذلك ، قم بتوصيل Pulse Pal بالكمبيوتر. قم بتقسيم إشارة قناة إخراج Pulse Pal الأولى باستخدام BNC T Splitter ، ثم قم بتوصيلها بإدخال محفز التيار المستمر ولوحة IO ، بحيث يمكن تسجيل أمر الجهد التناظري. قم بتوصيل قناة إخراج Pulse Pal الثانية بلوحة IO لتسجيل علامات حدث TTL للتحفيز.للتجميع باستخدام محفز تيار ثابت يتم التحكم فيه بالاتصال الهاتفي ، قم بتشغيل محفز تيار ثابت وقم بتوصيل لوحة التحكم في محرك السائر بمحرك السائر باستخدام الكابل المزود من الشركة المصنعة والحامل المغناطيسي. قم بتوصيل لوحة التحكم بالكمبيوتر مباشرة باستخدام أي كابل USB-A إلى USB micro B قياسي. قم بتوصيل لوحة التحكم ومحرك السائر بقوس تثبيت مخصص ، واضبط قرص سعة التحفيز على محفز التيار المستمر على صفر مللي أمبير.بعد ذلك ، قم بتوصيل محول برميل مخصص ببرميل محرك السائر. قم بتوصيل محرك السائر وجهاز التثبيت المخصص بقرص سعة التحفيز على محفز التيار المستمر باستخدام محول البرميل ، وقم بتشغيله. افتح واجهة المستخدم الرسومية AP Track وقم بإنشاء تسجيل فسيولوجي كهربي مستقر للعصب المحيطي.تحديد المجال المستقبلي على الجلد ووضع القطب المحفز هناك. في قائمة الخيارات ، حدد قناة الزناد واختر قناة ADC التي تحتوي على علامة TTL للتحفيز الكهربائي من قناة إخراج Pulse Pal الثانية. ثم حدد قناة البيانات واختر القناة التي تحتوي على بيانات الفيزيولوجيا الكهربية.انقر فوق اتصال لتوصيل AP Track بجهاز Pulse Pal ومحرك السائر. قد يستغرق هذا لحظة. بمجرد الاتصال ، ستحدد لوحة التحكم في محرك السائر نفسها في الموضع صفر.في لوحة التحكم في التحفيز ، حدد الحد الأدنى والحد الأقصى لسعة التحفيز الأولية باستخدام شريط التمرير. تأكد من ضبط التحفيز الحالي فوق الصفر ، بحيث يتم إنشاء علامات TTL. انقر فوق F لتحميل ملف يحتوي على تعليمات التحفيز ، ثم انقر فوق السهم الأيمن لبدء نموذج التحفيز المحمل.سيبدأ تحديث المخطط النقطي الزمني بالاستجابة للتحفيز الكهربائي، مع عرض كل استجابة تحفيز جديدة كعمود جديد على اليمين. لاكتشاف جهود عمل الخلايا العصبية المفردة بنجاح، انتقل إلى لوحة الرسم النقطية الزمنية واضبط قيم عتبة الصورة المنخفضة والكشف والعالية. مع تعيين عتبات الصورة المناسبة ، سيتم ترميز أحداث عبور العتبة المكتشفة بواسطة الخوارزميات باللون الأخضر.بشكل منهجي ، حرك القطب المنبه حول منطقة الجلد المعصبة بالعصب. راقب مخطط البيانات النقطية الزمنية لثلاثة أحداث عبور عتبة تظهر على التوالي في نفس زمن الانتقال بينما يكون القطب في نفس موضع التحفيز. يشير هذا إلى تحديد جهد عمل الخلايا العصبية المحيطية بزمن انتقال ثابت.بعد تحديد جهد عمل الخلية العصبية المفردة على مخطط البيانات النقطية الزمنية، حرك شريط التمرير الخطي الرمادي على الجانب الأيمن من المخطط لضبط موضع مربع البحث. ثم اضبط مربع البحث باستخدام شريط التمرير الدوار على عرض مناسب. اجعل عرض مربع البحث ضيقا.لبدء تتبع الإجراء المستهدف المحتمل ، انقر فوق علامة الجمع أسفل جدول التتبع متعدد الوحدات. ستتم إضافة صف جديد إلى الجدول يحتوي على تفاصيل إمكانات الإجراء المستهدف ، بما في ذلك موقع الكمون ، والنسبة المئوية لإطلاق أكثر من اثنين إلى 10 محفزات ، وسعة الذروة المكتشفة. سيتم تنفيذ خوارزمية تتبع زمن الوصول تلقائيا عليها عند كل تحفيز كهربائي لاحق.حدد مربع ارتفاع المسار في الجدول لنقل مربع البحث إلى الموضع المناسب لإمكانية الإجراء المحددة هذه. احسب سرعة توصيل الخلية العصبية الطرفية بقسمة المسافة بين موقعي التحفيز والتسجيل على زمن الانتقال المعروض في الجدول. لإجراء تتبع العتبة الكهربائية ، اضبط معدلات الزيادة والنقصان في لوحة التحكم في التحفيز على المعدل المطلوب.حافظ على هذه القيم متساوية. تأكد من ضبط تردد التحفيز على معدل مناسب ، عادة من 0.25 إلى 0.5 هرتز. اضبط سعة التحفيز يدويا تقريبا على العتبة الكهربائية للخلية العصبية.بعد ذلك ، حدد مربع عتبة المسار في جدول التتبع متعدد الوحدات ، والذي سيبدأ خوارزمية تتبع العتبة الكهربائية. في جدول التتبع متعدد الوحدات ، راقب معدل إطلاق النار. يشير معدل إطلاق النار بنسبة 50٪ إلى أنه تم تحديد العتبة الكهربائية التقريبية وسيتم تحديث قيمة العتبة.أخيرا ، قم بتطبيق معالجة تجريبية على المجال المستقبلي واستمر في تتبع العتبة الكهربائية. وهذا سيحدد التغيرات في استثارة الخلايا العصبية الطرفية. يظهر هذا الشكل الآثار المتسلسلة لألياف C البشرية للعصب الدائم السطحي أثناء تجربة تصوير الأعصاب الدقيقة والآثار المتسلسلة لألياف A-delta للفأر من العصب الصافن أثناء تحضير الفيزيولوجيا الكهربية للألياف المخادعة للفأر.تم تلوين الآثار باللون الأحمر عند تحديد جهد الفعل ، مما أدى إلى انخفاض سعة المثير. تجد خوارزمية البرنامج بشكل فعال سعة التحفيز المطلوبة لاحتمال إطلاق النار بنسبة 50٪. يتم عرض تتبع العتبة الكهربائية عند تردد تحفيز 0.25 هرتز أثناء التحفيز الحراري لمستقبل الألم من ألياف C البشرية في هذا الشكل.يقوم المحور ص بتشفير رقم التحفيز من بداية النموذج. يتم تمييز آثار الجهد لمدة 4،000 مللي ثانية بعد التحفيز الكهربائي مع أحداث عبور العتبة باللون الأحمر. يظهر هنا تتبع الجهد الذي تم تكبيره حول جهد الفعل المتتبع.الخط الأزرق العمودي هو زمن انتقال خط الأساس للوحدة المتعقبة. يظهر تيار التحفيز الذي يقوده مسار AP في هذا الشكل. الخط الأزرق الرأسي هو العتبة الكهربائية الأساسية.يتم عرض درجة حرارة مسبار التحفيز الحراري TCS-II للمجال المستقبلي هنا. عندما يتم تسخين المجال المستقبلي لهذه الألياف C الحساسة للحرارة بواسطة المحفز الحراري ، تنخفض العتبة الكهربائية. يعد اختيار القيم المناسبة لعرض مربع البحث وعتبة الكشف أمرا مهما ، لأنها تحسن أداء AP Track بشكل كبير عن طريق تقليل تأثير الضوضاء الكهربائية.قد يساعدنا تحديد تأثير العوامل العلاجية على فرط الاستثارة في مستقبلات الألم على فهم الآليات الكامنة وراء الألم المزمن بشكل أفضل. نأمل أن يستخدم الباحثون الآخرون هذه الأداة المتاحة مجانا لفهم بيولوجيا مسبب للألم بشكل أفضل والتغييرات التي حدثت أثناء توعية مستقبلات الألم.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

An Experimental Platform to Study the Closed-loop Performance of Brain-machine Interfaces

على منهاج تجريبي لدراسة الأداء حلقة مغلقة من الدماغ والآلة واجهات

The non-stationary nature and variability of neuronal signals is a fundamental problem in brain-machine interfacing. We developed a brain-machine ...

Recording Human Electrocorticographic (ECoG) Signals for Neuroscientific Research and Real-time Functional Cortical Mapping

Recording Human Electrocorticographic ECoG Signals for Neuroscientific Research and Real-time Functional Cortical Mapping

تسجيل الإنسان Electrocorticographic (ECOG) إشارات للبحوث العلمية العصبية في الوقت الحقيقي ورسم الخرائط القشرية وظيفي

Neuroimaging studies of human cognitive, sensory, and motor processes are usually based on noninvasive techniques such as electroencephalography (EEG), ...

Building An Open-source Robotic Stereotaxic Instrument

بناء مفتوح المصدر الروبوتية التجسيمي الصك

This protocol includes the designs and software necessary to upgrade an existing stereotaxic instrument to a robotic (CNC) stereotaxic instrument for ...

Real-time Electrophysiology: Using Closed-loop Protocols to Probe Neuronal Dynamics and Beyond

في الوقت الحقيقي الكهربية: استخدام البروتوكولات ذات الحلقات المغلقة للتحقيق العصبية حيوية وما بعدها

Experimental neuroscience is witnessing an increased interest in the development and application of novel and often complex, closed-loop protocols, where ...

Closed-loop Neuro-robotic Experiments to Test Computational Properties of Neuronal Networks

حلقة مغلقة العصبية الروبوتية تجارب لاختبار خصائص الحاسوبية من الشبكات العصبية

Information coding in the Central Nervous System (CNS) remains unexplored. There is mounting evidence that, even at a very low level, the representation ...

A Protocol for the Administration of Real-Time fMRI Neurofeedback Training

بروتوكول "الإدارة في الوقت الحقيقي" في الرنين المغناطيسي الوظيفي Neurofeedback التدريب

Neurologic disorders are characterized by abnormal cellular-, molecular-, and circuit-level functions in the brain. New methods to induce and control ...

Real-time Video Projection in an MRI for Characterization of Neural Correlates Associated with Mirror Therapy for Phantom Limb Pain

إسقاط الفيديو في الوقت الحقيقي في التصوير بالرنين المغناطيسي لتوصيف يرتبط العصبية المرتبطة مع العلاج مرآة للألم أطرافهم الوهمية

Mirror therapy (MT) has been proposed as an effective rehabilitative strategy to alleviate pain symptoms in amputees with phantom limb pain (PLP). ...

Using Neuron Spiking Activity to Trigger Closed-Loop Stimuli in Neurophysiological Experiments

استخدام العصبية النشاط Spiking لتحريك المحفزات حلقه مغلقه في التجارب الفسيولوجية العصبية

Closed-loop neurophysiological systems use patterns of neuronal activity to trigger stimuli, which in turn affect brain activity. Such closed-loop systems ...

Real-Time fMRI Brain Mapping in Animals

رسم خرائط الدماغ بالرنين المغناطيسي الوظيفي في الوقت الحقيقي في الحيوانات

Dynamic fMRI responses vary largely according to the physiological conditions of animals either under anesthesia or in awake states. We developed a ...

Conventional and Threshold-Tracking Transcranial Magnetic Stimulation Tests for Single-handed Operation

اختبارات التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة التقليدية وتتبع العتبة للتشغيل بيد واحدة

Most single-pulse transcranial magnetic stimulation (TMS) parameters (e.g., motor threshold, stimulus-response function, cortical silent period) are used ...