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

हम अपने फंडर्स को उनके समर्थन के लिए धन्यवाद देना चाहते हैं: एकेडमी ऑफ मेडिकल साइंसेज (जेपीडी, एईपी), बनाम गठिया (जेपीडी, एईपी), जीन गोल्डिंग इंस्टीट्यूट सीडकॉर्न ग्रांट (जेपीडी, एईपी, जीडब्ल्यू, एसीएस, एमएमपी), और जैव प्रौद्योगिकी और जैविक विज्ञान अनुसंधान परिषद सहयोगी प्रशिक्षण साझेदारी डॉक्टरेट छात्र के साथ एली लिली (जीडब्ल्यूटी)। हम APrack के विकास में सभी योगदानकर्ताओं को धन्यवाद देना चाहते हैं। हम अपने स्वयंसेवकों को भी धन्यवाद देना चाहते हैं जिन्होंने माइक्रोन्यूरोग्राफी प्रयोगों में भाग लिया और हमारे रोगी और सार्वजनिक भागीदारी और सगाई सहयोगियों को उनके अमूल्य योगदान के लिए धन्यवाद देना चाहते हैं।

<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>

जीडब्ल्यूटीएन ब्रिस्टल विश्वविद्यालय और एली लिली एंड कंपनी (बीबी / टी 508342/1) के साथ एक बीबीएसआरसी सहयोगी प्रशिक्षण साझेदारी डॉक्टरेट स्टूडेंटशिप है। ए.पी.एन. एली लिली एंड कंपनी का वर्तमान कर्मचारी है और इस कंपनी में स्टॉक का मालिक हो सकता है।

नोसिसेप्टर परिधीय तंत्रिका तंत्र में प्राथमिक अभिवाही न्यूरॉन्स हैं जो अत्यधिक या संभावित ऊतक-हानिकारक घटनाओं से सक्रिय होते हैं और तीव्र दर्द1 में एक महत्वपूर्ण सुरक्षात्मक भूमिका निभाते हैं। पशु मॉडल, स्वस्थ मानव स्वयंसेवकों और रोगियों में सी-फाइबर और ए-फाइबर नोसिसेप्टर से इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल रिकॉर्डिंग ने दर्दकी स्थिति 2,3,4,5,6,7 की एक विविध श्रृंखला में संवेदीकरण और असामान्य सहज गतिविधि का खुलासा किया है। रोगियों में नोसिसेप्टर उत्तेजना में इन परिवर्तनों को कम करने वाले तंत्र को समझना लक्षितचिकित्सीय हस्तक्षेप को सक्षम कर सकता है। हालांकि, सीधे नोसिसेप्टर उत्तेजना का आकलन करने के लिए कुछ उपकरण हैं, विशेष रूप से रोगियों9 में, लेकिन ऐसे उपकरणों की उपयोगिता की क्षमता अच्छी तरह से मान्यता प्राप्त है10,11.
संपूर्ण तंत्रिका विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग काउपयोग मनुष्यों में अक्षीय उत्तेजना की जांच करने के लिए किया जा सकता है। हालांकि, बड़े, माइलिनेटेड, परिधीय न्यूरॉन्स संवेदी यौगिक कार्रवाई क्षमता के आयाम में असमान रूप से योगदान करते हैं, पूरे तंत्रिका विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग सी-फाइबर फ़ंक्शन11,13 के मूल्यांकन की अनुमति नहीं देता है। दरअसल, पिछले अध्ययन में, मधुमेह न्यूरोपैथी और कीमोथेरेपी-प्रेरित पॉलीन्यूरोपैथी के साथ पुरानी न्यूरोपैथिक दर्द समूहों में पूरे तंत्रिका विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग ने अक्षीय उत्तेजना11 में कोई अंतर नहीं दिखाया।
पिछले अध्ययन में, एकल-न्यूरॉन स्तर पर विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग का उपयोग एक्स विवो चूहे की त्वचा-तंत्रिका तैयारी14 में टीज-फाइबर रिकॉर्डिंग के दौरान सी-फाइबर नोसिसेप्टर की उत्तेजना की जांच करने के लिए किया गया था। लेखकों ने प्रदर्शित किया कि पोटेशियम एकाग्रता, अम्लीय स्थितियों और ब्रैडीकिनिन में वृद्धि हुई है, सभी ने सी-फाइबर नोसिसेप्टर उत्तेजना में वृद्धि की है, जैसा कि कार्रवाई संभावित पीढ़ी के लिए कम विद्युत सीमा द्वारा परिलक्षित होता है। इसके अलावा, गर्मी-संवेदनशील नोसिसेप्टर्स के ग्रहणशील क्षेत्र को गर्म करने से उनकी विद्युत सीमा कम हो गई, जबकि गर्मी-असंवेदनशील नोसिसेप्टर्स ने अपनी विद्युत सीमा14 में वृद्धि का प्रदर्शन किया। यह महत्वपूर्ण प्रमाण प्रदान करता है कि एकल-न्यूरॉन विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग संभव है और उपयोगिता हो सकती है, लेकिन वर्तमान में ऐसी जांच को सक्षम करने के लिए कोई सॉफ्टवेयर और / या हार्डवेयर समाधान उपलब्ध नहीं हैं, खासकर मानव अध्ययन के लिए।
मनुष्यों में, माइक्रोन्यूरोग्राफी सी-फाइबर15 के इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल गुणों का सीधे आकलन करने के लिए एकमात्र उपलब्ध विधि है। इस दृष्टिकोण का उपयोग पुराने दर्द 2,3,4,5,6,7 वाले रोगियों में नोसिसेप्टर डिसफंक्शन का प्रदर्शन करने के लिए किया गया है। माइक्रोन्यूरोग्राफी एकल-न्यूरॉन एक्शन पोटेंशिअल का पता लगा सकती है; हालांकि, कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात के कारण, शोधकर्ता सी-फाइबर गतिविधि16 को चिह्नित करने के लिए अंकन तकनीक का उपयोग करते हैं। अंकन तकनीक में, त्वचा में सी-फाइबर ग्रहणशील क्षेत्रों पर सुप्राथ्रेशोल्ड विद्युत उत्तेजना लागू की जाती है। यह विद्युत उत्तेजना एक क्रिया क्षमता उत्पन्न करती है जो एक निरंतर विलंबता पर होती है, जो सी-फाइबर के चालन वेग द्वारा निर्धारित की जाती है। सी-फाइबर गतिविधि-निर्भर धीमापन प्रदर्शित करते हैं, जिससे उनका चालन वेग कम हो जाता है और इसलिए, कार्रवाईसंभावित निर्वहन की अवधि के दौरान उनकी चालन विलंबता बढ़ जाती है। बेसल स्थितियों के तहत, सी-फाइबर आमतौर पर हानिकारक उत्तेजनाओं की अनुपस्थिति में कार्रवाई क्षमता उत्पन्न नहीं करते हैं, और इसलिए, कम आवृत्ति विद्युत उत्तेजना के जवाब में उनकी चालन विलंबता स्थिर है। यांत्रिक, तापीय या औषधीय उत्तेजनाएं, जो फायरिंग को जन्म देती हैं, गतिविधि-निर्भर धीमापन को प्रेरित करती हैं, जो सहवर्ती कम आवृत्ति विद्युत उत्तेजना द्वारा उत्पन्न कार्रवाई क्षमता की विलंबता को बढ़ाती हैं। यह कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात के संदर्भ में लागू गैर-विद्युत उत्तेजनाओं के लिए प्रतिक्रियाओं की उद्देश्य पहचान की अनुमति देता है। इसलिए, गतिविधि-निर्भर धीमापन का उपयोग कार्यात्मक रूप से सी-फाइबर16 को चिह्नित करने के लिए किया जा सकता है। दरअसल, सी-फाइबर के विभिन्न कार्यात्मक वर्ग विद्युत उत्तेजना प्रतिमानों में गतिविधि-निर्भर धीमेपन के विशिष्ट पैटर्न प्रदर्शित करते हैं जिसमें उत्तेजना आवृत्ति18,19 को बदलना शामिल है। सी-फाइबर एक्शन पोटेंशिअल की विलंबता में यह परिवर्तनशीलता उनकी निगरानी के लिए डिज़ाइन किए गए एल्गोरिदम के लिए एक चुनौती प्रस्तुत करती है।
एक नोसिसेप्टर में चल रही गतिविधि कम आवृत्ति विद्युत उत्तेजना के दौरान इसकी विलंबता में बढ़ी हुई परिवर्तनशीलता की ओर ले जाती है, और यह फिर से गतिविधि-निर्भर धीमापन के कारण होती है। यह बढ़ी हुई परिवर्तनशीलता, या घबराहट, उत्तेजना का एक मात्रात्मक प्रॉक्सी मापहै। कार्रवाई संभावित विलंबता में परिवर्तनशीलता के आगे के कारणों में फ्लिप-फ्लॉप शामिल है, जहां एक एकल न्यूरॉन की वैकल्पिक टर्मिनल शाखाएं उत्तेजित होती हैं, जिसके कारण उत्पन्न कार्रवाई क्षमता में दो (या अधिक) बेसलाइन लेटेंसी होती हैं जो पारस्परिक रूप से अनन्यहोती हैं। अंत में, परिधीय न्यूरॉन की टर्मिनल शाखाओं के तापमान में परिवर्तन भी थर्मोडायनामिक तरीके से कार्रवाई संभावित विलंबता परिवर्तन का कारण बनता है, वार्मिंग के साथ चालन वेग बढ़ जाता है और शीतलन चालन वेगको धीमा कर देता है। इस प्रकार, नोसिसेप्टिव सी-फाइबर के बंद-लूप विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग करने की मांग करने वाले किसी भी सॉफ्टवेयर को विद्युत रूप से उत्पन्न कार्रवाई क्षमता में विलंबता में परिवर्तन की अनुमति देनी चाहिए।
सी-फाइबर नोसिसेप्टर्स के क्रॉस-प्रजाति विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग के हमारे लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, हमने वास्तविक समय, बंद-लूप, विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग और विलंबता ट्रैकिंग को सक्षम करने के लिए ओपन एफिज़ प्लेटफॉर्म21 के लिए एक ओपन-सोर्स सॉफ्टवेयर प्लगइन एपीट्रैक विकसित किया। हम प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट डेटा प्रदान करते हैं जो दर्शाता है कि मानव माइक्रोन्यूरोग्राफी के दौरान सी-फाइबर नोसिसेप्टर इलेक्ट्रिकल थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग संभव है। इसके अलावा, हम दिखाते हैं कि इस उपकरण का उपयोग कृंतक पूर्व विवो टीज़-फाइबर इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी में किया जा सकता है, इस प्रकार मनुष्यों और कृन्तकों के बीच अनुवाद संबंधी अध्ययन को सक्षम किया जा सकता है। यहां, हम विस्तार से वर्णन करेंगे कि शोधकर्ता नोसिसेप्टर फ़ंक्शन और उत्तेजना के अपने अध्ययन में सहायता के लिए इस उपकरण को कैसे कार्यान्वित और उपयोग कर सकते हैं।

<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

नोसिसेप्टर प्राथमिक अभिवाही न्यूरॉन्स का एक वर्ग है जो संभावित हानिकारक हानिकारक उत्तेजनाओं का संकेत देता है। तीव्र और पुरानी दर्द की स्थिति में नोसिसेप्टर उत्तेजना में वृद्धि होती है। यह असामान्य चल रही गतिविधि या हानिकारक उत्तेजनाओं के लिए कम सक्रियण सीमा पैदा करता है। तंत्र-आधारित उपचारों के विकास और सत्यापन के लिए इस बढ़ी हुई उत्तेजना के कारण की पहचान करना आवश्यक है। सिंगल-न्यूरॉन इलेक्ट्रिकल थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग नोसिसेप्टर उत्तेजना को निर्धारित कर सकती है। इसलिए, हमने इस तरह के माप की अनुमति देने और मनुष्यों और कृन्तकों में इसके उपयोग को प्रदर्शित करने के लिए एक आवेदन विकसित किया है। एपीट्रैक एक अस्थायी रास्टर प्लॉट का उपयोग करके वास्तविक समय डेटा विज़ुअलाइज़ेशन और एक्शन संभावित पहचान प्रदान करता है। एल्गोरिदम थ्रेशोल्ड क्रॉसिंग द्वारा एक्शन पोटेंशिअल का पता लगाते हैं और विद्युत उत्तेजना के बाद उनकी विलंबता की निगरानी करते हैं। प्लगइन तब नोसिसेप्टर्स की विद्युत सीमा का अनुमान लगाने के लिए एक अप-डाउन विधि का उपयोग करके विद्युत उत्तेजना आयाम को संशोधित करता है। सॉफ्टवेयर ओपन एफिसिस सिस्टम (वी 0.54) पर बनाया गया था और जेयूसीई ढांचे का उपयोग करके सी ++ में कोडित किया गया था। यह विंडोज, लिनक्स और मैक ऑपरेटिंग सिस्टम पर चलता है। ओपन-सोर्स कोड उपलब्ध है (<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/ माइक्रोन्यूरोग्राफी /</a> इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल रिकॉर्डिंग को माउस त्वचा-तंत्रिका तैयारी दोनों में नोसिसेप्टर्स से लिया गया था, जिसमें सेफेनोस तंत्रिका में टीज फाइबर विधि का उपयोग किया गया था और स्वस्थ मानव स्वयंसेवकों में सतही पेरोनल तंत्रिका में माइक्रोन्यूरोग्राफी का उपयोग किया गया था। नोसिसेप्टर को थर्मल और यांत्रिक उत्तेजनाओं के लिए उनकी प्रतिक्रिया के साथ-साथ चालन वेग की गतिविधि-निर्भर धीमेपन की निगरानी करके वर्गीकृत किया गया था। सॉफ्टवेयर ने टेम्पोरल रैस्टर प्लॉट के माध्यम से कार्रवाई संभावित पहचान को सरल बनाकर प्रयोग की सुविधा प्रदान की। हम पहली बार विवो मानव माइक्रोन्यूरोग्राफी के दौरान और सी-फाइबर और ए-फाइबर के पूर्व विवो माउस इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल रिकॉर्डिंग के दौरान एकल-न्यूरॉन एक्शन पोटेंशियल के रियल-टाइम क्लोज्ड-लूप इलेक्ट्रिकल थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग का प्रदर्शन करते हैं। हम यह दिखाकर सिद्धांत का प्रमाण स्थापित करते हैं कि ग्रहणशील क्षेत्र को गर्म करके मानव गर्मी-संवेदनशील सी-फाइबर नोसिसेप्टर की विद्युत सीमा कम हो जाती है। यह प्लगइन एकल-न्यूरॉन एक्शन पोटेंशिअल की विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग को सक्षम बनाता है और नोसिसेप्टर उत्तेजना में परिवर्तन की मात्रा का ठहराव करने की अनुमति देता है।

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

एपीट्रैक ओपन एफिज़ प्लेटफॉर्म के लिए विकसित एक सॉफ्टवेयर प्लगइन है जो वास्तविक समय डेटा विज़ुअलाइज़ेशन और न्यूरोनल एक्शन पोटेंशिअल के बंद-लूप विद्युत थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग को सक्षम बनाता है। हमने मानव सी-फाइबर नोसिसेप्टर और माउस सी-फाइबर और ए-फाइबर नोसिसेप्टर के लिए माइक्रोन्यूरोग्राफी में इसका सफलतापूर्वक उपयोग किया है।

ट्रांसलेशनल दर्द अनुसंधान के लिए ओपन-सोर्स रियल-टाइम क्लोज्ड-लूप इलेक्ट्रिकल थ्रेशोल्ड ट्रैकिंग

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

ब्रेन मशीन इंटरफेस के बंद लूप प्रदर्शन का अध्ययन करने के लिए एक प्रायोगिक प्लेटफार्म

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

Neuroscientific अनुसंधान और वास्तविक समय कार्यात्मक cortical मानचित्रण के लिए मानव Electrocorticographic सिग्नल (ECOG) रिकॉर्डिंग

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

एक खुला स्रोत रोबोट Stereotaxic साधन बिल्डिंग

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

वास्तविक समय इलैक्ट्रोफिजियोलॉजी: जांच Neuronal गतिशीलता और परे करने के लिए बंद लूप प्रोटोकॉल का उपयोग

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

बंद लूप न्यूरो रोबोट प्रयोगों neuronal नेटवर्क के कम्प्यूटेशनल गुणों का परीक्षण करने के लिए

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

वास्तविक समय fMRI Neurofeedback प्रशिक्षण के प्रशासन के लिए एक प्रोटोकॉल

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

एक एमआरआई में वास्तविक समय वीडियो प्रक्षेपण के लक्षण वर्णन के लिए तंत्रिका संबद्ध करना प्रेत अंग दर्द के लिए दर्पण थेरेपी के साथ जुड़े

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

न्यूरोफिजियोलॉजिकल प्रयोगों में बंद लूप उत्तेजनाओं को ट्रिगर करने के लिए न्यूरॉन स्पाइकिंग गतिविधि का उपयोग करना

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

जानवरों में रियल-टाइम एफएमआरआई ब्रेन मैपिंग

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

एकल-हाथ के ऑपरेशन के लिए पारंपरिक और थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना परीक्षण

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