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

Мы хотели бы поблагодарить наших спонсоров за их поддержку: Академию медицинских наук (J.P.D., A.E.P.), Versus Arthritis (J.P.D., A.E.P.), Институт Джин Голдинг Seedcorn Grant (J.P.D., A.E.P., G.W., A.C.S., M.M.P.) и докторантуру Исследовательского совета по биотехнологии и биологическим наукам с Eli Lilly (G.W.T.N.). Мы хотели бы выразить благодарность всем, кто внес свой вклад в разработку APTrack. Мы также хотели бы поблагодарить наших волонтеров, которые участвовали в экспериментах по микронейрографии, и наших сотрудников по вовлечению и вовлечению пациентов и общественности за их неоценимый вклад.

<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. является докторантурой BBSRC Collaborative Training Partnership с Бристольским университетом и Eli Lilly and Company (BB / T508342 / 1). A.P.N. является действующим сотрудником Eli Lilly and Company и может владеть акциями этой компании.

APTrack — это программный плагин для использования с платформой Open Ephys. Мы выбрали эту платформу, так как она с открытым исходным кодом, гибкая и дешевая в реализации. Не включая стоимость стимулятора постоянного тока, все оборудование, необходимое для начала использования плагина, можно было приобрести примерно за 5,000 долларов США на момент написания статьи. Мы надеемся, что это позволит исследователям легче внедрять APTrack в свои исследования электрофизиологии периферических нервов. Кроме того, исследователи могут свободно модифицировать программное обеспечение в соответствии со своими экспериментальными потребностями. Важно отметить, что этот инструмент впервые позволил отслеживать электрические пороги одиночных ноцицепторов С-волокна у людей.
Чем выше отношение сигнал/шум, тем лучше алгоритмы могут идентифицировать потенциалы действия. Соотношение сигнал/шум во время микронейрографии было достаточным в большинстве наших записей, но пользователи должны быть готовы к риску ухудшения сигнала с течением времени. Это особенно важно для более длительных экспериментальных протоколов, потому что, если амплитуда отслеживаемого потенциала действия падает ниже порога обнаружения, амплитуда стимуляции будет увеличена ошибочно; Это можно смягчить, если экспериментаторы будут следить за плагином, а затем при необходимости корректировать настройки. Отношение сигнал/шум улучшается с помощью полосовой фильтрации, но более крупные переходные процессы все равно могут быть ошибочно идентифицированы как потенциалы действия, если они поступят во время окна поиска. Риск неправильной идентификации переходного шума в качестве потенциала действия может быть снижен за счет сужения временного окна, в течение которого плагин ищет потенциалы действия, и оптимизации пороговых настроек. Тем не менее, все еще есть ситуации, с которыми можно столкнуться, которые препятствуют работе плагина. Спонтанная активность может вызвать трудности, если потенциалы действия большей амплитуды попадают в окно окна поиска алгоритма, поскольку они будут ошибочно идентифицированы как целевой потенциал действия. Кроме того, спонтанная активность в интересующем нейроне может означать, что электрическая стимуляция падает в течение ее рефрактерного периода, что приводит к неспособности генерировать потенциал действия. Трудности с использованием программного обеспечения также могут возникнуть, когда первичные афферентные нейроны демонстрируют триггер-флоп, в результате чего стимулируются альтернативные концевые ветви одного нейрона, что приводит к тому, что вызванный потенциал действия имеет две (или более) базовые латентности, которые являются взаимоисключающими20. Во время записи нейронов, демонстрирующих триггер с высоким отношением сигнал/шум, мы успешно выполнили отслеживание задержки и электрического порога, увеличив ширину окна поиска, чтобы инкапсулировать все потенциальные скорости проводимости, которые демонстрировал нейрон. Однако электрический порог может варьироваться в зависимости от возбуждаемой концевой ветви нейрона, что, вероятно, отчасти связано с различиями в расстоянии от места электрической стимуляции до альтернативных ноцицепторных терминалей. Возможна дополнительная работа по процессу идентификации потенциала действия, включающая, например, сопоставление шаблонов, и она может быть интегрирована в это программное обеспечение. Плагины GUI для полосовой или адаптивной фильтрации шума также могут использоваться выше по течению от APTrack в сигнальной цепи, если они будут разработаны.
Мы считаем, что определенный электрический порог - это ток, необходимый для возникновения потенциала действия в 50% случаев при заданном пользователем количестве электрических стимулов, обычно 2-10. Морфология электростимуляции составляет 0,5 мс и положительные, прямоугольные импульсы. Это не то же самое, что определить реобазу, широко используемую меру возбудимости нейронов. Плагин может быть адаптирован для определения реобазы. Тем не менее, мы преследовали более простую меру, поскольку динамические изменения возбудимости, такие как те, которые предположительно происходили во время нагрева, было бы труднее количественно оценить с помощью изменений реобазы, чем нашу оценку электрического порога.
Это программное обеспечение можно использовать как в экспериментах на людях, так и на грызунах. Это стало возможным благодаря гибкой поддержке систем электростимуляции. Программное обеспечение будет работать с любым стимулятором, который принимает аналоговое командное напряжение или может быть вручную сопряжен с шаговым двигателем. Для микронейрографии мы использовали его со стимулятором постоянного тока с маркировкой CE, который был разработан для использования в исследованиях на людях и контролировал его стимуляцию с помощью циферблата. Стимуляторы, принимающие аналоговые команды напряжения, могут быть шумными, поскольку они не отключают цепь между стимулами, а это означает, что любой гул или шум 50/60 Гц на аналоговом входе будет передаваться на запись. Стимулятор, который требует дополнительного триггерного сигнала TLL для подключения цепи, позволяя генерировать стимул при токе, аналогичном входному аналоговому напряжению, идеально подходит для использования с плагином. Это предотвращает передачу шума на запись между стимулами.
Программное обеспечение использует простой метод вверх-вниз для оценки электрического порога. Это использовалось в психофизических тестах в течение многих десятилетий25. В соответствии с методом «вверх-вниз» алгоритм отслеживания электрического порога для модуляции амплитуды стимуляции учитывает только амплитуду и реакцию предыдущей стимуляции при расчете амплитуды следующей стимуляции. Это означает, что амплитуда стимуляции будет колебаться вокруг истинного электрического порога, создавая таким образом 50% скорость срабатывания, при условии, что порог стабилен. Минимальный размер приращения или уменьшения составляет 0,01 В; это эквивалентно 0,01 мА, предполагая, что стимулятор имеет отношение входа/выхода 1 В: 1 мА и достаточное разрешение для достижения таких малых ступенчатых изменений. Плагин будет обновлять оценку электрического порога целевого потенциала действия в реальном времени каждый раз, когда он достигает 50% скорости срабатывания по сравнению с заданным пользователем количеством предыдущих стимулов (2-10). Постфактум мы рекомендуем использовать скользящее среднее амплитуды стимуляции за последние 2-10 стимулов для оценки электрического порога, и следует отметить, что эта оценка будет точной только тогда, когда скорость срабатывания относительно стабильна на уровне 50%. Как в живых, так и в постфактум оценках электрического порога существует баланс разрешения, надежности и времени для рассмотрения. Использование меньших шагов приращения и уменьшения повысит точность оценки электрического порога, но увеличит время, необходимое для нахождения нового электрического порога на начальном этапе и после возмущения. Расчет электрического порога для большего количества предыдущих стимулов обеспечит лучшую надежность, но увеличит время, необходимое для достижения точной оценки.
APTrack был разработан для использования в записях периферических нервов, в частности, для отслеживания электрических порогов С-волокон во время экспериментальных и патологических возмущений в периоды, когда задержка потенциала действия может варьироваться в зависимости от основной активности нейронов. Этот метод позволит исследовать не только возбудимость аксонов, но и потенциалы генератора ноцицепторов у здоровых добровольцев и пациентов. Мы ожидаем, что другие области электрофизиологии могут принять и адаптировать этот инструмент для использования в любом эксперименте, который требует отслеживания электрического порога активности, заблокированной стимулом. Например, это может быть легко адаптировано для оптогенетической стимуляции световыми импульсами, управляемыми APTrack. Плагин с открытым исходным кодом и доступен исследователям под лицензией GPLv3. Он построен на платформе Open Ephys, которая представляет собой адаптируемую, недорогую систему сбора данных с открытым исходным кодом. Плагин предоставляет дополнительные перехватчики для последующих плагинов для извлечения информации о потенциальном действии и предоставления дополнительных пользовательских интерфейсов или адаптивных парадигм. Плагин предоставляет простой пользовательский интерфейс для визуализации и отслеживания задержек потенциалов действий в режиме реального времени. Он также может воспроизводить предыдущие данные и визуализировать их с помощью временного растрового графика. Кроме того, он также может отслеживать задержку во время воспроизведения предыдущих данных. Хотя существуют и другие программные пакеты, доступные для отслеживания задержек в реальном времени, они не имеют открытого исходного кода и не могут выполнять отслеживание электрических порогов26,27. APTrack имеет преимущество перед традиционными методами идентификации потенциалов действия с постоянной задержкой по трассам напряжения, поскольку он использует временной растровый график для визуализации данных. Кроме того, наш опыт использования его в экспериментах с низким отношением сигнал/шум показал, что метод визуализации временного растрового графика позволяет идентифицировать потенциалы действия с постоянной задержкой, которые в противном случае могли бы быть упущены.
Отслеживание порога всего нерва является широко используемым методом оценки возбудимости аксонов13. Отслеживание однонейронного электрического порога в С-волокнах грызунов ранее использовалось для количественной оценки возбудимости ноцицепторов14, и его полезность для людей признана10,11; Однако до сих пор это не удавалось. Мы предоставляем новый инструмент с открытым исходным кодом для непосредственного измерения возбудимости отдельных ноцицепторов в электрофизиологических исследованиях периферических нервов как у грызунов, так и у человека. APTrack впервые позволяет в режиме реального времени с открытым исходным кодом отслеживать электрические пороговые значения потенциалов действия одного нейрона у людей. Мы ожидаем, что это облегчит трансляционные исследования ноцицепторов между грызунами и людьми.

Ноцицепторы представляют собой первичные афферентные нейроны в периферической нервной системе, которые активируются явными или потенциально повреждающими ткани событиями и играют решающую защитную роль при острой боли1. Электрофизиологические записи ноцицепторов С-волокна и Аδ-волокна на животных моделях, здоровых добровольцев и пациентов выявили сенсибилизацию и аномальную спонтанную активность в различных болевых состояниях 2,3,4,5,6,7. Понимание механизмов, лежащих в основе этих изменений возбудимости ноцицепторов у пациентов, может позволить проводить целенаправленные терапевтические вмешательства8. Тем не менее, существует несколько инструментов для непосредственной оценки возбудимости ноцицепторов, особенно у пациентов9, но потенциал полезности таких инструментов хорошо известен10,11.
Отслеживание электрического порога всего нерва может быть использовано для изучения возбудимости аксонов у людей12. Однако, поскольку крупные миелинизированные периферические нейроны вносят непропорциональный вклад в амплитуду потенциала действия сенсорных соединений, отслеживание электрического порога всего нерва не позволяет оценить функцию С-волокна11,13. Действительно, в предыдущем исследовании отслеживание электрического порога всего нерва в когортах хронической нейропатической боли с диабетической невропатией и полинейропатией, вызванной химиотерапией, не показало различий в аксональной возбудимости11.
В предыдущем исследовании отслеживание электрического порога на уровне одного нейрона использовалось для изучения возбудимости ноцицепторов С-волокна во время записи дразнящих волокон в препарате кожно-нервных нервов крыс ex vivo 14. Авторы продемонстрировали, что повышенная концентрация калия, кислые условия и брадикинин увеличивают возбудимость ноцицепторов С-волокон, что отражается в сниженном электрическом пороге генерации потенциала действия. Кроме того, нагревание рецептивного поля термочувствительных ноцицепторов снижало их электрический порог, тогда как нечувствительные к теплу ноцицепторы демонстрировали увеличение их электрического порога14. Это является важным доказательством того, что отслеживание однонейронного электрического порога возможно и может быть полезным, но в настоящее время нет доступных программных и/или аппаратных решений, позволяющих проводить такие исследования, особенно для исследований на людях.
У человека микроневропатология является единственным доступным методом прямой оценки электрофизиологических свойств С-волокон15. Этот подход был использован для демонстрации дисфункции ноцицепторов у пациентов с хронической болью 2,3,4,5,6,7. Микроневропатология может обнаруживать потенциалы действия одного нейрона; однако из-за низкого отношения сигнал/шум исследователи используют технику маркировки для характеристики активности C-волокна16. В технике маркировки надпороговая электрическая стимуляция применяется к рецептивным полям С-волокна в коже. Эта электрическая стимуляция генерирует потенциал действия, который возникает с постоянной задержкой, которая определяется скоростью проводимости С-волокна. С-волокна проявляют замедление, зависящее от активности, в результате чего скорость их проводимости уменьшается и, следовательно, их задержка проводимости увеличивается в периоды разрядапотенциала действия 17. В базальных условиях С-волокна обычно не генерируют потенциалы действия в отсутствие вредных раздражителей, и, следовательно, их латентность проводимости в ответ на низкочастотную электрическую стимуляцию постоянна. Механические, тепловые или фармакологические стимулы, вызывающие возбуждение, вызывают замедление, зависящее от активности, что увеличивает латентность потенциалов действия, вызванных сопутствующей низкочастотной электрической стимуляцией. Это позволяет объективно идентифицировать реакции на приложенные неэлектрические стимулы в условиях низкого отношения сигнал/шум. Следовательно, замедление, зависящее от активности, может быть использовано для функциональной характеристики С-волокон16. Действительно, различные функциональные классы С-волокон демонстрируют отличительные паттерны зависящего от активности замедления в парадигмах электрической стимуляции, которые включают изменение частоты стимуляции18,19. Эта изменчивость задержек потенциалов действия C-волокна представляет собой проблему для алгоритмов, предназначенных для их мониторинга.
Постоянная активность ноцицептора приводит к увеличению вариабельности его латентности во время низкочастотной электрической стимуляции, и это опять же связано с замедлением, зависящим от активности. Эта повышенная изменчивость, или джиттер, является количественной косвенной мерой возбудимости2. Другие причины вариабельности задержки потенциала действия включают триггер, когда стимулируются альтернативные концевые ветви одного нейрона, что приводит к тому, что вызванный потенциал действия имеет две (или более) базовые латентности, которые являются взаимоисключающими20. Наконец, изменения температуры концевых ветвей периферического нейрона также вызывают изменения латентности потенциала действия термодинамическим образом, при этом нагревание увеличивает скорость проводимости, а охлаждение замедляет скоростьпроводимости 19. Таким образом, любое программное обеспечение, стремящееся выполнить замкнутое электрическое пороговое отслеживание ноцицептивных С-волокон, должно учитывать изменения латентности в электрически вызванных потенциалах действия.
Для достижения нашей цели межвидового отслеживания электрических пороговых значений ноцицепторов C-волокна мы разработали APTrack, программный плагин с открытым исходным кодом для платформы Open Ephys21, чтобы обеспечить отслеживание электрических порогов в режиме реального времени, с обратной связью, отслеживание электрических порогов и отслеживание задержки. Мы предоставляем доказательство концепции, демонстрирующие, что отслеживание электрического порога ноцицептора С-волокна во время микроневрографии человека возможно. Кроме того, мы показываем, что этот инструмент может быть использован в электрофизиологии дразнящих волокон грызунов ex vivo , что позволяет проводить трансляционные исследования между людьми и грызунами. Здесь мы подробно опишем, как исследователи могут внедрить и использовать этот инструмент, чтобы помочь им изучить функцию ноцицепторов и возбудимость.

<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

Ноцицепторы представляют собой класс первичных афферентных нейронов, которые сигнализируют о потенциально вредных вредных раздражителях. Повышение возбудимости ноцицепторов происходит при острых и хронических болевых состояниях. Это приводит к аномальной постоянной активности или снижению порогов активации вредных раздражителей. Выявление причины этой повышенной возбудимости необходимо для разработки и валидации методов лечения, основанных на механизмах. Отслеживание однонейронного электрического порога может количественно оценить возбудимость ноцицепторов. Поэтому мы разработали приложение, позволяющее проводить такие измерения и демонстрировать его использование у людей и грызунов. APTrack обеспечивает визуализацию данных в реальном времени и идентификацию потенциала действия с использованием временного растрового графика. Алгоритмы обнаруживают потенциалы действия при пересечении пороговых значений и отслеживают их задержку после электрической стимуляции. Затем плагин модулирует амплитуду электрической стимуляции, используя метод вверх-вниз для оценки электрического порога ноцицепторов. Программное обеспечение было построено на системе Open Ephys (V0.54) и написано на C++ с использованием фреймворка JUCE. Он работает на платформах Windows, Linux и Mac. Доступен открытый исходный код (<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/ Microneurography/APTrack</a>). Электрофизиологические записи были взяты с ноцицепторов как у мышей с использованием метода дразнящих волокон в подкожном нерве, так и у здоровых добровольцев с использованием микронейрографии в поверхностном малоберцовом нерве. Ноцицепторы были классифицированы по их реакции на тепловые и механические раздражители, а также по мониторингу зависящего от активности замедления скорости проводимости. Программное обеспечение облегчило эксперимент, упростив идентификацию потенциала действия с помощью временного растрового графика. Мы впервые демонстрируем замкнутое электрическое пороговое отслеживание потенциалов действия одного нейрона в режиме реального времени во время микроневрографии человека in vivo, а также во время электрофизиологической записи С-волокон и Aδ-волокон у мышей ex vivo. Мы устанавливаем доказательство принципа, показывая, что электрический порог термочувствительного ноцицептора С-волокна человека снижается при нагревании рецептивного поля. Этот плагин позволяет отслеживать электрические пороговые значения потенциалов действия одного нейрона и позволяет количественно оценивать изменения возбудимости ноцицепторов.

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 — это программный плагин, разработанный для платформы Open Ephys, который позволяет визуализировать данные в реальном времени и отслеживать электрические пороги потенциалов действия нейронов с обратной связью. Мы успешно использовали это в микроневрографии для ноцицепторов С-волокна человека и ноцицепторов С-волокна и Аδ-волокна мыши.

Отслеживание электрических порогов с обратной связью в режиме реального времени с открытым исходным кодом для трансляционных исследований боли

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

Этот инструмент может быть использован для исследования различных механизмов сенсибилизации ноцицепторов, и именно эта сенсибилизация может вызывать некоторые формы хронической боли. Автоматизированное отслеживание электрических пороговых значений обеспечивает надежное измерение возбудимости ноцицепторов в режиме реального времени в режиме реального времени. Таким образом, эта мера обеспечивает важный трансляционный мост, позволяющий проводить измерения как у людей, так и у животных.Таким же образом, позволяя оценить эффективную патологию и методы лечения. В будущем AP Track может быть использован у пациентов с хронической болью, чтобы подтвердить, нормализует ли терапевтический агент возбудимость их сенсибилизированных ноцицепторов. Это будет представлять собой важнейший биомаркер эффективности.Мы ожидаем, что наш инструментарий с открытым исходным кодом, AP Track, будет полезен электрофизиологам, изучающим стимулы временной петли разной величины. Например, мы также думаем, что это будет полезно для изучения оптогенетики. Одновременное управление экспериментом и программным обеспечением поначалу является сложной задачей, поэтому я рекомендую пользователям загружать предварительно записанные данные в AP Track, чтобы ознакомиться с их использованием, прежде чем приступать к эксперименту.Мы предоставили демонстрационные данные. Для начала подключите плату сбора данных к компьютеру с помощью кабеля, поставляемого производителем, и включите их. Затем подключите плату ввода-вывода к аналоговому импорту на плате сбора данных и подключите записывающую головку Intan RHD к плате сбора данных с помощью кабеля последовательного периферийного интерфейса.Затем подключите Pulse Pal к компьютеру. Разделите сигнал первого выходного канала Pulse Pal с помощью BNC T Splitter, а затем подключите его ко входу стимулятора постоянного тока и плате ввода-вывода, чтобы можно было записать команду аналогового напряжения. Подключите второй выходной канал Pulse Pal к плате ввода-вывода для записи маркеров событий TTL стимуляции.Для сборки со стимулятором постоянного тока с циферблатным управлением включите стимулятор постоянного тока и подключите плату управления шаговым двигателем к шаговому двигателю с помощью поставляемого производителем кабеля и магнитного крепления. Подключите плату управления к компьютеру напрямую с помощью любого стандартного кабеля USB-A — USB micro B. Подключите плату управления и шаговый двигатель к специальному монтажному кронштейну и установите регулятор амплитуды стимуляции на стимуляторе постоянного тока на ноль миллиампер.Затем подключите специальный адаптер ствола к стволу шагового двигателя. Прикрепите шаговый двигатель и устройство для специального крепления к регулятору амплитуды стимуляции на стимуляторе постоянного тока с помощью адаптера ствола и включите его. Откройте графический интерфейс AP Track и установите стабильную электрофизиологическую запись периферического нерва.Определите рецептивное поле на коже и расположите там стимулирующий электрод. В меню «Параметры» выберите «Триггерный канал» и выберите канал АЦП, содержащий маркер TTL электростимуляции, из второго выходного канала Pulse Pal. Затем выберите канал данных и выберите канал, содержащий электрофизиологические данные.Нажмите «Подключить», чтобы подключить AP Track к устройству Pulse Pal и шаговому двигателю. Это может занять некоторое время. После подключения плата управления шаговым двигателем установит себя в нулевое положение.На панели управления стимуляцией определите начальную минимальную и максимальную амплитуды стимуляции с помощью ползунка. Убедитесь, что текущая стимуляция установлена выше нуля, чтобы сгенерировались маркеры TTL. Нажмите F, чтобы загрузить файл, содержащий инструкции по стимуляции, а затем щелкните стрелку вправо, чтобы начать загруженную парадигму стимуляции.Временной растровый график начнет обновляться с ответа на электрическую стимуляцию, при этом каждый новый ответ на стимуляцию будет отображаться в виде нового столбца справа. Чтобы успешно обнаружить потенциалы действия одного нейрона, перейдите на панель временного растрового графика и отрегулируйте пороговые значения низкого, обнаружения и высокого порога изображения. Если установлены подходящие пороговые значения изображения, события пересечения порогов, обнаруженные алгоритмами, будут закодированы зеленым цветом.Систематически перемещайте стимулирующий электрод по участку кожи, иннервируемому нервом. Отслеживайте временной растровый график для трех событий пересечения порога, которые появляются подряд с одинаковой задержкой, когда электрод находится в одном и том же положении стимуляции. Это указывает на идентификацию постоянного латентного потенциала действия периферических нейронов.После определения потенциала действия одного нейрона на временном растровом графике переместите серый линейный ползунок в правой части графика, чтобы отрегулировать положение поля поиска. Затем отрегулируйте поле поиска с помощью поворотного ползунка на соответствующую ширину. Сузьте ширину поля поиска.Чтобы начать отслеживать потенциал целевого действия, нажмите на знак плюса под таблицей отслеживания нескольких единиц. В таблицу будет добавлена новая строка, содержащая подробную информацию о потенциале целевого действия, включая местоположение задержки, процент срабатывания от двух до 10 стимулов и обнаруженную пиковую амплитуду. Алгоритм отслеживания задержки будет автоматически выполняться на нем при каждой последующей электрической стимуляции.Установите флажок «Шип трека» в таблице, чтобы переместить поле поиска в место, соответствующее этому конкретному потенциалу действия. Рассчитайте скорость проводимости периферического нейрона, разделив расстояние между участками стимуляции и записи на задержку, отображаемую в таблице. Чтобы выполнить отслеживание электрического порога, отрегулируйте скорости приращения и уменьшения на панели управления стимуляцией до желаемой скорости.Сохраняйте эти значения равными. Убедитесь, что частота стимуляции установлена на соответствующую частоту, обычно от 0.25 до 0.5 Гц. Вручную отрегулируйте амплитуду стимуляции примерно до электрического порога нейрона.Затем установите флажок порога трека в таблице отслеживания нескольких единиц, который инициирует алгоритм отслеживания электрического порога. В таблице слежения за несколькими подразделениями следите за темпом стрельбы. Коэффициент стрельбы 50% указывает на то, что приблизительный электрический порог был определен, и пороговое значение будет обновлено.Наконец, примените экспериментальную манипуляцию к рецептивному полю и продолжайте отслеживать электрический порог. Это позволит количественно оценить изменения возбудимости периферических нейронов. На этом рисунке показаны последовательные следы С-волокна поверхностного многолетнего нерва человека во время эксперимента по микронейрографии и последовательные следы А-дельта-волокна подкожного нерва мыши во время электрофизиологии дразнящего волокна кожно-нервного препарата.Следы были окрашены в красный цвет, когда был идентифицирован потенциал действия, что привело к уменьшению амплитуды стимула. Программный алгоритм эффективно находит амплитуду стимула, необходимую для 50% вероятности срабатывания. На этом рисунке представлено отслеживание электрического порога на частоте стимуляции 0,25 Гц во время тепловой стимуляции ноцицептора С-волокна человека.Ось Y кодирует число стимуляции с самого начала парадигмы. Дорожки напряжения в течение 4 000 миллисекунд после электрической стимуляции с событиями пересечения порога отмечены красным цветом. Здесь показана трасса напряжения, увеличенная вокруг отслеживаемого потенциала действия.Вертикальная синяя линия — это базовая задержка отслеживаемого объекта. Ток стимуляции, управляемый AP Track, показан на этом рисунке. Вертикальная синяя линия является базовым электрическим порогом.Здесь представлена температура термостимулирующего зонда рецептивного поля TCS-II. По мере того, как рецептивное поле этого термочувствительного С-волокна нагревается термостимулятором, электрический порог уменьшается. Выбор подходящих значений для ширины поля поиска и порога обнаружения имеет важное значение, так как они значительно улучшают производительность AP Track за счет снижения воздействия электрических шумов.Количественная оценка влияния терапевтических агентов на гипервозбудимость ноцицепторов может помочь нам лучше понять механизмы, лежащие в основе хронической боли. Мы надеемся, что другие исследователи будут использовать этот свободно доступный инструмент, чтобы лучше понять биологию ноцицепции и изменения, которые произошли во время сенсибилизации ноцицепторов.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Экспериментальная платформа по изучению обратной связью Выполнение Брейн-машинных интерфейсов

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

Запись Electrocorticographic человека (ЭГ) Сигналы для Neuroscientific исследований и в реальном времени функциональных корковых карт

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

Строительство с открытым исходным кодом Robotic стереотаксического прибора

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

В режиме реального времени электрофизиологии: Использование замкнутой протоколы к Probe нейронов динамики и Beyond

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

Замкнутые нервно-роботов экспериментов, чтобы проверить Вычислительные Свойства нейронных сетей

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

Протокол для управления реального времени МР-томографию Neurofeedback подготовки

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

В реальном времени видео-проекция в МРТ для характеризации нейронные корреляты, связанные с зеркалом терапии для фантомные боли конечностей

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

Использование Нейрон Spiking деятельности триггера закрытой петли стимулы в нейрофизиологических экспериментов

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

Картирование мозга фМРТ в реальном времени у животных

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

Обычные и пороговые транскраниальные тесты магнитной стимуляции для работы одной рукой

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