Agradecemos a Hubertus Lohmann para compartilhar seus conhecimentos em técnicas de fTCD. Este trabalho foi financiado pelo Wellcome Trust programa de concessão não. 082498/Z/07/2.

1. Usando fTCD para Avaliar Lateralização da linguagem em crianças <ol><li> Sempre que possível, familiarizar a criança com fotos mostrando personagens das histórias de vídeo em uma sessão separada antes de apresentá-los a Doppler sistema. </li><li> É importante que o processo inclui ensaios suficientes para obter uma medida confiável: idealmente 20 ou mais, embora tenhamos obtido dados úteis com apenas 10-15 ensaios. Cada ensaio envolve um período de relaxamento, para ser usado como uma linha de base, seguida de ativação de linguagem. Velocidade do fluxo sanguíneo durante o período de ativação é comparada com a linha de base. Nós descobrimos que é possível utilizar o período, enquanto a criança passivamente assiste a um clipe de vídeo de 12 segundos como uma linha de base. Isso ajuda a evitar o tédio. A linha de base é seguido por um período de resposta de 10 segundos no qual a criança é solicitada a descrever o que aconteceu. Isso é seguido por um período de descanso 16 segundo. </li><li> O calendário do processo é importante para detectar mudanças na velocidade do fluxo sanguíneo devido à demanda metabólica, que pode demorar até 7 segundos. Usamos tarefas informatizado, escrito em Apresentação ou Matlab, que controlam o tempo de cada julgamento. Criticamente, esses programas também enviar pulsos para o hardware que registra um marcador no ficheiro de dados Doppler para indicar o início do período de ativação. Estes são usados ​​na análise dos dados para determinar os períodos de base e do fluxo sanguíneo ativação. </li><li> Nós usamos um sistema Multi-dop que permita a gravação de ultra-som a partir de lados esquerdo e direito simultaneamente. É melhor ter o sistema Multi-dop configurado e pronto para ir antes que o participante chegue. Certifique-se que as sondas são conectadas ao sistema de Multi-dop antes de ligar. Verifique se o computador está conectado estímulo, via porta paralela, para o computador Multi-dop e os pulsos de um são vistos por outro. Garantir o filtro highpass está definido para 300 Hz para ambos os lados e verificar a profundidade de insonação (45-55 mm) ea potência do sinal. O sistema tem limites definidos nos parâmetros diferentes para garantir que apenas os níveis de segurança podem ser usados. </li><li> Um código de participante deverá ser registrada nos arquivos Multi-dop dados em ordem para a condição, grupo ou dados demográficos correspondentes. </li><li> O sistema deve então ser interrompida enquanto se preparam as sondas. Cada sonda ultra-som é coberto com gel que proporciona um contato entre a sonda ea pele. Use uma quantidade generosa de gel para manter o melhor contato possível. </li><li> Agora é hora de começar a sessão. Verificar se a criança precisa ir ao banheiro antes de começar! Nós demonstramos o fone de ouvido com animais de brinquedo, e certifique-se que a criança compreenda o que vai acontecer eo que vai ser convidado a fazer. É particularmente importante que eles compreendam a necessidade de manter a calma após o período de ativação, para que o sinal pode voltar à linha de base. As crianças devem estar sentados confortavelmente como uma tarefa completa pode durar entre 20 e 30 minutos e um monte de movimentos do corpo bruto pode interferir com o sinal Doppler. </li><li> A parte mais difícil do processo é o posicionamento das sondas de gel-coberto. Novos usuários devem estar cientes de que é preciso prática para se tornar expert nessa parte do processo. Há uma simulação de computador útil por Rune Aaslid que podem ajudar com treinamento ( <a href="http://www.transcranial.com/">http://www.transcranial.com/</a> ), mas a melhor maneira de aprender é praticando a amigos e colegas. Depois de ter avaliado cerca de 10 pessoas, você vai começar a achar muito mais fácil. Uma coisa boa sobre como trabalhar com crianças é que geralmente é mais fácil encontrar um sinal de uma criança do que um adulto, porque eles têm crânios mais fino. </li><li> Cada sonda é colocada na janela temporal do crânio de cada lado da cabeça. Este é o mais fino seção de osso na cabeça e oferece a melhor área através da qual um sinal pode ser obtido a partir das artérias cerebral média. Estas janelas podem ser encontrados apenas à frente de cada orelha. Ao trabalhar com crianças, pode ajudar a reduzir o tempo de set-up se você tiver dois experimentadores, um ajuste de cada sonda. A maioria das crianças são felizes para assistir a um DVD durante esta parte do procedimento, mas é importante para monitorar o comportamento da criança e garantir que eles são confortáveis ​​e relaxados. Encerrar a sessão, se a criança solicitar este ou se houver qualquer sinal de perigo. </li><li> A posição das sondas é então ajustado para insonate da artéria cerebral média. Pode demorar alguns minutos antes de um sinal satisfatória seja encontrada. Este sinal tem um som característico, bem como padrão visual que deve ser monitorado a partir do computador Multi-dop. </li><li> O som característico é um barulho whooshing baixa da taxa de bater o participante coração. O padrão característico visual é um aumento acentuado seguido por uma queda de decaimento exponencial off que também se repete na taxa do batimento cardíaco. Você pode escolher a atividade a partir de outros vasos sangüíneos, dependendo<html> a profundidade de insonação e direção da sonda. A profundidade de aproximadamente 45 a 50 mm geralmente funciona bem em crianças. Uma vez que um sinal forte foi encontrado, reduzir o poder, tanto quanto possível, mantendo um bom sinal. O ganho também pode ser aumentada para amplificar um sinal fraco. </li><li> Uma vez que os sinais para cada artéria cerebral média são satisfatórios, a saída do sinal auditivo Multi-dop deve ser virado para baixo, eo processo pode começar. O experimentador explica para a criança que eles vão assistir a um clipe de vídeo em silêncio. Quando eles vêem o ponto de interrogação aparecer no computador que eles precisam para dizer o experimentador tanto quanto pode sobre o que aconteceu no vídeo. Quando eles vêem a imagem do menino vai &quot;shhh&quot; eles têm que parar de falar de imediato e sentar-se calmamente para esperar o próximo vídeo para começar (veja Figura 2 e. Exemplos avi). </li><li> Dispositivos de gravação são então iniciados, ou seja, um gravador de voz para respostas auditivas; junto com a gravação do sistema Multi-dop, eo computador que controla a apresentação do estímulo. </li><li> Trabalho do pesquisador é, então, para monitorar a criança e sinal Doppler para a) certifique-se que a criança é confortável e assistir à tarefa e b) garantir que um sinal adequado é mantido. O sinal Doppler é muito menos sensível ao movimento do que um sinal de fMRI, mas ele ainda pode ser interrompido por movimentos do corpo bruto, ou se os movimentos da sonda. Se o sinal torna-se significativamente perturbados, o computador do monitor devem ser pausadas e as sondas de redefinir de forma adequada. Às vezes pode ser necessário aplicar mais gel a fim de obter re-estabelecer um sinal satisfatório. Nós encontramos que os testes de crianças funciona melhor se for um experimentador é responsável por manter a criança na tarefa e gravar o que eles dizem, e os outros monitores do sinal Doppler. </li><li> Quando o procedimento experimental for concluída, a gravação Multi-dop pode ser interrompido e as sondas removido. É útil ter alguns tecidos disponíveis para remover qualquer excesso de gel. </li><li> Os arquivos de dados brutos são processados, a fim de comparar os sinais esquerdo e direito Doppler. Nós desenvolvemos nosso software Matlab própria com base nos métodos desenvolvidos por Deppe 7. Este processamento envolve down-amostragem dos dados e correção de flutuações devido à batida do coração. Ensaios individuais são excluídos da análise, se a ativação esquerda ou direita está fora de um intervalo especificado, normalmente 70-130% dos valores basais velocidade do fluxo sangüíneo. A ativação nestes ensaios é susceptível de ser afectada pelo contato da sonda problemática. A Figura 3 mostra a ativação em relação à sonda de sinais para um bom sinal, enquanto a Figura 4, mostra um caso onde o sinal é periodicamente perdida. </li><li> Em relação aos valores basais velocidade do fluxo sangüíneo, a ativação do canal direito é subtraído da esquerda, a fim de calcular a diferença de activação (ver Figura 5). O índice de lateralização é calculada como a média da ativação diferença para um lado ou segundo da diferença máxima dentro de um prazo pré-definido de interesse. Este período de juros é de 7 a 17 segundo após o início do &quot;falar&quot; de comando, indicado pelo marcador enviados do computador para exibir o arquivo de dados Multi-dop. Como a ativação diferença é os canais esquerdo menos certo, os índices de lateralização positivos refletem lateralização esquerda e negativos refletem direita. </li></ol> 2. Resultados representante <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1:. Superfície externa do hemisfério cerebral, mostrando as áreas supridas por artérias cerebral Pink é fornecido pela região da artéria cerebral média. (A partir de: <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png">http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png</a> ) <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2:. Esboço esquemático do teste experimental com 12 vídeo segunda linha de base, 10 intervalo de segunda resposta, e 16 segunda fase de repouso Período de interesse para o cálculo de lateralidade também é retratada. <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. Gravação de dados limpo de velocidade Doppler-primas (cm / seg) para a esquerda (azul) e direito canais (vermelho) Doppler 130-150 segundos durante uma única sessão experimental. Cada pulso visível corresponde a uma batida de coração. Evento marca início do estímulo, indicando exibido em verde. <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. Interrompido a gravação de dados de velocidade de Doppler-primas (cm / seg) para a esquerda (azul) e direito canais (vermelho) Doppler 400-450 segundos durante uma única sessão experimental. Marcador de evento indicando início do estímulo exibido em verde. Evidência significativa de abandono é visível para ambos os canais. ftp_upload/2161/2161fig5.jpg &quot;alt =&quot; Figura 5 &quot;/&gt; Figura 5. Esquerda (azul) e direito (vermelho) do canal (Painel A) e diferença de menos à esquerda à direita (Painel B) Doppler Velocity (cm / seg) em média em todos os ensaios aceitável para um grupo de participantes. Os participantes foram cued para &quot;Talk&quot; em 12 segundos eo período de interesse para o cálculo lateralidade também é retratado em verde. As barras de erro cinza em torno da velocidade de diferença no Painel B representam o erro padrão da média. Avi exemplos: as seqüências de vídeo para contar a história &quot;Freezefoot&quot; pode ser baixado em: <a href="http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm">http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm</a>

<ol>
	<li>Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handedness and developmental disorder. , (1990).</li><li>Pelletier, I., Sauerwein, H., Lepore, F., Saint-Amour, D., Lassonde, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+alternatives+to+the+Wada+test+in+the+presurgical+evaluation+of+language+and+memory+functions+in+epilepsy+patients.">Non-invasive alternatives to the Wada test in the presurgical evaluation of language and memory functions in epilepsy patients.</a> Epileptic Disorders. 9, 111-126 (2007).</li><li>Deppe, M., Ringelstein, E. B., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+investigation+of+functional+brain+lateralization+by+transcranial+Doppler+sonography.">The investigation of functional brain lateralization by transcranial Doppler sonography.</a> NeuroImage. 21, 1124-1146 (2004).</li><li>Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+determination+of+language+lateralization+by+functional+transcranial+Doppler+sonography+:+A+comparison+with+the+Wada+test.">Noninvasive determination of language lateralization by functional transcranial Doppler sonography : A comparison with the Wada test.</a> Stroke. 29, 82-86 (1998).</li><li>Lohmann, H., Drager, B., Muller-Ehrenberg, S., Deppe, M., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Language+lateralization+in+young+children+assessed+by+functional+transcranial+Doppler+sonography.">Language lateralization in young children assessed by functional transcranial Doppler sonography.</a> Neuroimage. 24, 780-790 (2005).</li><li>Bishop, D. V. M., Watt, H., Papadatou-Pastou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+efficient+and+reliable+method+for+measuring+cerebral+lateralization+during+speech+with+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">An efficient and reliable method for measuring cerebral lateralization during speech with functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Neuropsychologia. 47, 587-590 (2009).</li><li>Deppe, M., Knecht, S., Henningsen, H., Ringelstein, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AVERAGE:+a+Windows+program+for+automated+analysis+of+event+related+cerebral+blood+flow.">AVERAGE: a Windows program for automated analysis of event related cerebral blood flow.</a> Journal of Neuroscience Methods. 75, 147-154 (1997).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+dominance+for+language+function+in+adults+with+specific+language+impairment+or+autism.">Cerebral dominance for language function in adults with specific language impairment or autism.</a> Brain. 131, 3193-3200 (2008).</li><li>Illingworth, S., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atypical+cerebral+lateralisation+in+adults+with+compensated+developmental+dyslexia+demonstrated+using+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">Atypical cerebral lateralisation in adults with compensated developmental dyslexia demonstrated using functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Brain and Language. 111, 61-65 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemispheric+division+of+function+is+the+result+of+independent+probabilistic+biases.">Hemispheric division of function is the result of independent probabilistic biases.</a> Neuropsychologia. 47, 1938-1943 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Badcock, N., Groen, M. A., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+a+novel+paradigm+for+determining+hemispheric+lateralization+of+visuospatial+function.">Reliability of a novel paradigm for determining hemispheric lateralization of visuospatial function.</a> Journal of the International Neuropsychological Society. 15, 1028-1032 (2009).</li></ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Bem como estudar o desenvolvimento normal, temos vindo a utilizar fTCD para estudar lateralização de linguagem em adultos e crianças com transtornos do desenvolvimento da linguagem e alfabetização 8, 9. Nós também estamos interessados ​​no desenvolvimento de métodos de usar fTCD para avaliação da lateralização da visuo-espacial habilidades 10, 11.

A correction was made to <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/video/2161">Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)</a>. There was a misstated time interval for the point of interest.

Erratum: Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
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		<div>
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		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Multi-Dop T with Upgrade to 2 Channel MultiFlow Monitoring</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Compumedics</td>
<td>5610 EN</td>
<td>soon to be superseded by digital version </td>
</tr>
<tr>
<td>Headset</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Spencer Technologies, 701&#x2013;16th Avenue, Seattle,WA 98122</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

assessment of cerebral lateralization in children using functional transcranial doppler ultrasound (ftcd)

Existem muitas perguntas não respondidas sobre a lateralização cerebral. Em particular, não se sabe quais os aspectos da linguagem não-verbal e habilidade são lateralizada, se existem desvantagens associadas com padrões atípicos de lateralização cerebral, e se lateralização cerebral desenvolve com a idade. No passado, os pesquisadores interessados ​​nessas questões tendem a usar a lateralidade como medida proxy para lateralização cerebral, mas isso não é satisfatório porque a lateralidade é apenas um indicador fraco e indireta da lateralidade das funções cognitivas 1. Outros métodos, como a fMRI, são caros para estudos de grande escala, e nem sempre possível com crianças de 2. Aqui vamos descrever o uso de funcionais de ultra-som Doppler transcraniano (fTCD) como uma relação custo-benefício do método, não invasivo e confiável para avaliar a lateralização cerebral. O procedimento envolve a medição do fluxo sanguíneo na artéria cerebral média através de uma sonda de ultra-som colocado em frente da orelha. Nosso trabalho se baseia no trabalho de Rune Aaslid, que co-apresentou TCD em 1982, e Stefan Knecht, Deppe Michael e seus colegas da Universidade de Münster, que foi pioneiro no uso de medidas simultâneas de esquerda e direita da artéria cerebral média do fluxo de sangue, e criaram um método de correção para a atividade batimento cardíaco. Isto tornou possível para ver um claro aumento do lado esquerdo do fluxo sanguíneo durante a geração da linguagem, com lateralização concordando assim com a obtida através de outros métodos 3. A artéria cerebral média tem um território muito vasto vascular (ver Figura 1) eo método não fornece informações úteis sobre a localização dentro de um hemisfério. Nossa experiência sugere que é particularmente sensível às tarefas que envolvem a produção da fala, explícita ou implícita. A tarefa do &quot;padrão ouro&quot; é uma tarefa de geração de palavras (por exemplo, pensar em quantas palavras você pode que começam com &#39;B&#39; a carta) 4, mas isso não é adequado para crianças e outras pessoas com habilidades de alfabetização limitada. Em comparação com outros métodos de imagem cerebral, fTCD é relativamente pouco afetado por artefatos movimento de falar, e assim somos capazes de obter um resultado confiável de tarefas que envolvem imagens descrevendo em voz alta 5,6. Assim, temos desenvolvido uma tarefa criança-friendly que envolve olhar para video-clipes que contam uma história, e depois descrever o que foi visto.

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Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD

Funcional Doppler transcraniano (fTCD) é uma técnica de ultra-som simples e não invasivo, que pode ser usado para avaliar a lateralização das funções cognitivas, especialmente a linguagem, e é adequado para uso em crianças.

Avaliação da lateralização cerebral em crianças usando Funcional ultra-som Doppler transcraniano (fTCD)

There are many unanswered questions about cerebral lateralization.  In particular, it remains unclear which aspects of language and nonverbal ability are ...

assessment-cerebral-lateralization-children-using-functional

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

20.1K visualizações.  University of Oxford. Funcional Doppler transcraniano (fTCD) é uma técnica de ultra-som simples e não invasivo, que pode ser usado para avaliar a lateralização das funções cognitivas, especialmente a linguagem, e é adequado para uso em crianças.

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Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains technically challenging. One approach, Activation-Induced Manganese-enhanced MRI (AIM MRI), has been used successfully to map neuronal activity in rodents 1-5. In AIM MRI, Mn2+ acts a calcium analog and accumulates in depolarized neurons 6,7. Because Mn2+ shortens the T1 tissue property, regions of elevated neuronal activity will enhance in MRI. Furthermore, Mn2+ clears slowly from the activated regions; therefore, stimulation can be performed outside the magnet prior to imaging, enabling greater experimental flexibility. However, because Mn2+ does not readily cross the blood-brain barrier (BBB), the need to open the BBB has limited the use of AIM MRI, especially in mice.
One tool for opening the BBB is ultrasound. Though potentially damaging, if ultrasound is administered in combination with gas-filled microbubbles (i.e., ultrasound contrast agents), the acoustic pressure required for BBB opening is considerably lower. This combination of ultrasound and microbubbles can be used to reliably open the BBB without causing tissue damage 8-11.
Here, a method is presented for performing AIM MRI by using microbubbles and ultrasound to open the BBB. After an intravenous injection of perflutren microbubbles, an unfocused pulsed ultrasound beam is applied to the shaved mouse head for 3 minutes. For simplicity, we refer to this technique of BBB Opening with Microbubbles and UltraSound as BOMUS 12. Using BOMUS to open the BBB throughout both cerebral hemispheres, manganese is administered to the whole mouse brain. After experimental stimulation of the lightly sedated mice, AIM MRI is used to map the neuronal response.
To demonstrate this approach, herein BOMUS and AIM MRI are used to map unilateral mechanical stimulation of the vibrissae in lightly sedated mice 13. Because BOMUS can open the BBB throughout both hemispheres, the unstimulated side of the brain is used to control for nonspecific background stimulation. The resultant 3D activation map agrees well with published representations of the vibrissae regions of the barrel field cortex 14. The ultrasonic opening of the BBB is fast, noninvasive, and reversible; and thus this approach is suitable for high-throughput and/or longitudinal studies in awake mice.

A technique is described for broadly opening the blood-brain barrier in the mouse using microbubbles and ultrasound. Using this technique, manganese can be administered to the mouse brain. Because manganese is an MRI contrast agent that accumulates in depolarized neurons, this approach enables imaging of neuronal activity.

Neuroimagem Funcional Usando rompimento da barreira hemato-encefálica ultra-sônico e Manganês-RM

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Neurociência

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

Dois registros eletrofisiológicos de sinapticamente evocadas Respostas astroglial e neuronal em fatias hipocampais agudas

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal models, including monkeys, ferrets, bats, rodents, and cats. In order to draw suitable parallels between human and animal models of auditory function, it is important to establish a bridge between human functional imaging studies and animal electrophysiological studies. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is an established, minimally invasive method of measuring broad patterns of hemodynamic activity across different regions of the cerebral cortex. This technique is widely used to probe sensory function in the human brain, is a useful tool in linking studies of auditory processing in both humans and animals and has been successfully used to investigate auditory function in monkeys and rodents. The following protocol describes an experimental procedure for investigating auditory function in anesthetized adult cats by measuring stimulus-evoked hemodynamic changes in auditory cortex using fMRI. This method facilitates comparison of the hemodynamic responses across different models of auditory function thus leading to a better understanding of species-independent features of the mammalian auditory cortex.

Functional studies of the auditory system in mammals have traditionally been conducted using spatially-focused techniques such as electrophysiological recordings. The following protocol describes a method of visualizing large-scale patterns of evoked hemodynamic activity in the cat auditory cortex using functional magnetic resonance imaging.

Imagem Funcional do Cortex Auditivo em gatos adultos usando de alta campo fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the human brain. MEG is quiet and less likely to induce claustrophobia compared with magnetic resonance imaging (MRI). It is therefore a promising tool for investigating brain function in young children. However, analysis of MEG data from pediatric populations is often complicated by head movement artefacts which arise as a consequence of the requirement for a spatially-fixed sensor array that is not affixed to the child's head. Minimizing head movements during MEG sessions can be particularly challenging as young children are often unable to remain still during experimental tasks. The protocol presented here aims to reduce head movement artefacts during pediatric MEG scanning. Prior to visiting the MEG laboratory, families are provided with resources that explain the MEG system and the experimental procedures in simple, accessible language. An MEG familiarization session is conducted during which children are acquainted with both the researchers and the MEG procedures. They are then trained to keep their head still whilst lying inside an MEG simulator. To help children feel at ease in the novel MEG environment, all of the procedures are explained through the narrative of a space mission. To minimize head movement due to restlessness, children are trained and assessed using fun and engaging experimental paradigms. In addition, children's residual head movement artefacts are compensated for during the data acquisition session using a real-time head movement tracking system. Implementing these child-friendly procedures is important for improving data quality, minimizing participant attrition rates in longitudinal studies, and ensuring that families have a positive research experience.

This article introduces a child-friendly research protocol designed to improve data quality by reducing head movement during pediatric magnetoencephalography (MEG). We familiarize families with the MEG environment, train children to remain still using an MEG simulator, and correct for residual head movement artefacts using a real-time head movement detection system.

Estudando a função cerebral em crianças usando magnetoencefalografia

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the ...

Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans and can be assessed using transcranial magnetic stimulation (TMS). Given the role of distal leg muscles in upright postural and dynamic tasks, such as walking, a growing research interest in the assessment and modulation of the corticospinal tracts relative to the function of these muscles has emerged in the last decade. However, methodological parameters used in previous work have varied across studies making the interpretation of results from cross-sectional and longitudinal studies less robust. Therefore, use of a standardized TMS protocol specific to the assessment of leg muscles&#39; corticomotor response (CMR) will allow for direct comparison of results across studies and cohorts. The objective of this paper is to present a protocol that provides the flexibility to simultaneously assess the bilateral CMR of two main ankle antagonistic muscles, the tibialis anterior and soleus, using single pulse TMS with a neuronavigation system. The present protocol is applicable while the examined muscle is either fully relaxed or isometrically contracted at a defined percentage of maximum isometric voluntary contraction. Using each subject&#39;s structural MRI with the neuronavigation system ensures accurate and precise positioning of the coil over the leg cortical representations during assessment. Given the inconsistency in CMR derived measures, this protocol also describes a standardized calculation of these measures using automated algorithms. Though this protocol is not conducted during upright postural or dynamic tasks, it&#160;can be used to assess bilaterally any pair of leg muscles, either antagonistic or synergistic, in both neurologically intact and impaired subjects.

The present protocol describes the simultaneous, bilateral assessment of the corticomotor response of the tibialis anterior and soleus during rest and tonic voluntary activation using a single pulse transcranial magnetic stimulation and neuronavigation system.

Navegou de avaliação bilateral das vias corticoespinhal dos músculos do tornozelo utilizando estimulação magnética transcraniana

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans ...

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, causal evidence of brain area activation leading to a behavior is often left missing. Transcranial direct current stimulation (tDCS), which can temporarily alter brain cortical excitability and activity, is a noninvasive neurophysiological tool used to study causal relationships in the human brain. High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) is a noninvasive brain stimulation (NIBS) technique that produces a more focal current compared to conventional tDCS. Traditionally, the stimulation location has been roughly determined through the 10-20 EEG system, because determining precise stimulation points can be difficult. This protocol uses a 3D digitizer with HD-tDCS to increase accuracy in determination of stimulation points. The method is demonstrated using a 3D digitizer for more accurate localization of stimulation points in the right temporo-parietal junction (rTPJ).

Presented here is a protocol to achieve higher accuracy in determination of stimulation location combining a 3D digitizer with high-definition transcranial direct current stimulation.

Determinação de localização de estimulação usando um digitalizador 3D com estimulação transcraniana de alta definição da corrente direta

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...

Electrocorticographic Recording of Cerebral Cortex Areas Manipulated Using an Adeno-Associated Virus Targeting Cofilin in Mice

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. Adeno-associated viruses (AAVs) are increasingly used to improve understanding of brain circuits and their functions. The AAV-mediated manipulation of specific cell populations and/or of precise molecular components has been tremendously useful to identify new sleep regulatory circuits/molecules and key proteins contributing to the adverse effects of sleep loss. For instance, inhibiting activity of the filamentous actin-severing protein&#160;cofilin&#160;using AAV prevents sleep deprivation-induced memory impairment. Here, a protocol is&#160;described that combines the manipulation of cofilin function in a cerebral cortex area with the recording of ECoG activity to examine whether cortical cofilin modulates the wakefulness and sleep ECoG signals. AAV injection is performed during the same surgical procedure as the implantation of ECoG and electromyographic (EMG) electrodes in adult male and female mice. Mice are anesthetized, and their heads are shaved. After skin cleaning and incision, stereotaxic coordinates of the motor cortex are determined, and the skull is pierced at this location. A cannula prefilled with an AAV expressing cofilinS3D, an inactive form of cofilin, is slowly positioned in the cortical tissue. After AAV infusion, gold-covered screws (ECoG electrodes) are screwed through the skull and cemented to the skull with gold wires inserted in the neck muscles (EMG electrodes). The animals are allowed three weeks to recover and to ensure sufficient expression of cofilinS3D. The infected area and cell type are verified using immunohistochemistry, and the ECoG is analyzed using visual identification of vigilance states and spectral analysis. In summary, this combined methodological approach allows the investigation of the precise contribution of molecular components regulating neuronal morphology and connectivity to the regulation of synchronized cerebral cortex activity during wakefulness and sleep.

This article describes a protocol for the manipulation of molecular targets in the cerebral cortex using adeno-associated viruses and for monitoring the effects of this manipulation during wakefulness and sleep using electrocorticographic recordings.

Registro eletrocorticográfico de áreas do córtex cerebral manipulado usando um vírus associado ao Adeno visando cofilina em camundongos

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. ...

Analysis of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage with High Frequency Transcranial Duplex Ultrasound

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A problem encountered in experimental studies using murine models of SAH is that methods for in vivo monitoring of cerebral vasospasm in mice are lacking. Here, we demonstrate the application of high frequency ultrasound to perform transcranial Duplex sonography examinations on mice. Using the method, the internal carotid arteries (ICA) could be identified. The blood flow velocities in the intracranial ICAs were accelerated significantly after induction of SAH, while blood flow velocities in the extracranial ICAs remained low, indicating cerebral vasospasm. In conclusion, the method demonstrated here allows functional, noninvasive in vivo monitoring of cerebral vasospasm in a murine SAH model.

The aim of this manuscript is to present a sonography-based method that allows in vivo imaging of blood flow in cerebral arteries in mice. We demonstrate its application to determine changes in blood flow velocities associated with vasospasm in murine models of subarachnoid hemorrhage (SAH).

Análise do Vasospasmo Cerebral em um Modelo Murine de Hemorragia Subaracnóide com Ultrassom Duplex Transcranial de Alta Frequência

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A ...

Whole-Brain 3D Activation and Functional Connectivity Mapping in Mice using Transcranial Functional Ultrasound Imaging

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ultrafast doppler angiography. As brain perfusion is strongly linked to local neuronal activity, this technique allows the whole-brain 3D mapping of task-induced regional activation as well as resting-state functional connectivity, non-invasively, with unmatched spatio-temporal resolution and operational simplicity. In comparison with fMRI (functional magnetic resonance imaging), a main advantage of fUS imaging consists in enabling a complete compatibility with awake and behaving animal experiments. Moreover, fMRI brain mapping in mice, the most used preclinical model in Neuroscience, remains technically challenging due to the small size of the brain and the difficulty to maintain stable physiological conditions. Here we present a simple, reliable and robust protocol for whole-brain fUS imaging in anesthetized and awake mice using an off-the-shelf commercial fUS system with a motorized linear transducer, yielding significant cortical activation following sensory stimulation as well as reproducible 3D functional connectivity pattern for network identification.

This protocol describes the quantification of volumetric cerebral hemodynamic variations in the mouse brain using functional ultrasound (fUS). Procedures for 3D functional activation map following sensory stimulation as well as resting-state functional connectivity are provided as illustrative examples, in anesthetized and awake mice.

Ativação 3D do cérebro inteiro e mapeamento de conectividade funcional em camundongos usando imagens de ultrassom funcional transcranário

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ...

Estabelecendo um modelo de camundongos com oclusão transcraniana da artéria cerebral média

A Modified Transcranial Middle Cerebral Artery Occlusion Model to Study Stroke Outcomes in Aged Mice

In experimental stroke research, middle cerebral artery occlusion (MCAO) with an intraluminal filament is widely used to model ischemic stroke in mice. The filament MCAO model typically exhibits a massive cerebral infarction in C57Bl/6 mice that sometimes includes brain tissue in the territory supplied by the posterior cerebral artery, which is largely due to a high incidence of posterior communicating artery atresia. This phenomenon is considered a major contributor to the high mortality rate observed in C57Bl/6 mice during long-term stroke recovery after filament MCAO. Thus, many chronic stroke studies exploit distal MCAO models. However, these models usually produce infarction only in the cortex area, and consequently, the assessment of post-stroke neurologic deficits could be a challenge. This study has established a modified transcranial MCAO model in which the MCA at the trunk is partially occluded either permanently or transiently via a small cranial window. Since the occlusion location is relatively proximal to the origin of the MCA, this model generates brain damage in both the cortex and striatum. Extensive characterization of this model has demonstrated an excellent long-term survival rate, even in aged mice, as well as readily detectable neurologic deficits. Therefore, the MCAO mouse model described here represents a valuable tool for experimental stroke research.

Autor em destaque: técnicas inovadoras e direções futuras na pesquisa de AVC 

This protocol demonstrates a unique mouse stroke model with a medium-sized infarct and an excellent survival rate. This model allows preclinical stroke researchers to extend the ischemia duration, use aged mice, and assess long-term functional outcomes.

Modelo de Oclusão Transcraniana da Artéria Cerebral Média Modificada para Estudo de Resultados de Acidente Vascular Cerebral em Camundongos Idosos

In experimental stroke research, middle cerebral artery occlusion (MCAO) with an intraluminal filament is widely used to model ischemic stroke in mice. ...