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Articles by Christopher K. Thompson in JoVE
JoVE Clinical and Translational Medicine
I metodi per quantificare alterazioni indotta farmacologicamente in funzione motoria in Human incompleta SCI
1Sensory Motor Performance Program, Rehabilitation Institute of Chicago, 2Department of Kinesiology and Nutrition, University of Illinois at Chicago, 3Department of Physical Therapy, University of Illinois at Chicago
Questo video dimostra la modulazione di attività riflessa, la forza volitiva e deambulazione mediante valutazioni cliniche e quantitativa in individui con motore incompleto SCI a seguito di somministrazione orale acuta di un inibitore della ricaptazione della serotonina (SSRI).
Other articles by Christopher K. Thompson on PubMed
Cambiamento Stagionale Nel Neurone Dimensione E Spaziatura Ma Non Neuronale Reclutamento in Un Nucleo Dei Gangli Della Base Del Sistema Di Controllo Canzone Aviaria
Plasticità neurale nel sistema di controllo canzone di stagionalmente uccelli canori allevamento accompagna stagionale cambiamenti nel comportamento di canto. Il volume della zona X, un nucleo di controllo di canzone che forma una parte dei gangli della base aviaria, è 75% nella primavera più grande è in autunno. Le basi neuronali di plasticità stagionale in zona X sono in gran parte sconosciute, tuttavia. Abbiamo esaminato gli attributi neuronali dell'Area X nel selvaggi adulti maschi passeri (Melospiza melodia) song catturato durante la primavera e l'autunno dopo essere impiantato per 30 giorni con pompe osmotiche contenente timidina [3h]. Abbiamo misurato il volume dell'Area X da sezioni thionin tinto e densità neuronale e numero e superficie media del soma da sezioni contrassegnate con un anticorpo contro Hu, una neurone-specifica della proteina. Abbiamo assaggiato due classi di neuroni: neuroni "piccoli" che sono stati molto probabilmente neuroni spinosi striatali-like e neuroni "grandi", che probabilmente comprendeva i neuroni pallidal-come proiezione. Abbiamo analizzato anche modelli stagionali di reclutamento neuronale per zona X. La superficie media del soma e spaziatura neuronale per entrambe le classi neuronali erano maggiore negli uccelli nidificanti. Non non c'era alcuna differenza nel numero totale di neuroni per entrambe le classi neuronali tra le stagioni. La superficie media del soma e densità e del numero di neuroni appena reclutati non variano tra stagioni. Questi risultati dimostrano che la plasticità stagionale in zona X include cambiamenti nella dimensione del neurone e densità neuronale, ma non cambia il tasso al quale vengono reclutati nuovi neuroni.
Stagionale-come Rapida Regressione Del Sistema Di Controllo Adulto Canzone Aviaria
Abbiamo analizzato come rapidamente aviaria canzone controllo nuclei regrediscono dopo la sospensione di testosterone (T). Regressione di un neurone attributi derivanti dal ritiro di T è stata osservata in diversi modelli animali. Il corso di tempo in cui si verifica la regressione non è nota, tuttavia. Per risolvere questo problema, abbiamo castrato adulti maschi bianco – incoronato passeri e li ha spostato rapidamente a fotoperiodi short-day dopo essere stato tenuto sotto condizioni (fotoperiodo lungo giorno ed esposizione sistemica T) per 3 settimane di allevamento. Abbiamo trovato che il volume del nucleo di una canzone, HVC, regredito 22% entro 12 h dopo il ritiro di T. Cambiamenti nella densità di neuroni HVC dopo il ritiro di T sono stati dinamici; densità aumentata a 12 h e poi è diminuito da 4 giorni. HVC neurone numero è stato ridotto del 26% da 4 giorni. I volumi di zona X e il nucleo solido della arcopallium (RA) erano di notevolmente regrediti rispettivamente da 7 a 20 giorni. RA area somatica e spaziatura neuronale sono stati ridotti significativamente da 2 giorni. La rapidità di regressione HVC è senza precedenti tra i vertebrati modelli di circuiti neurali ormono-sensibile. Questi risultati rivelano che la rapida regressione del sistema di controllo canzone fornisce un modello per lo steroide sesso ruolo importante gli ormoni giocano nella mediazione della plasticità neurale degli adulti e nella neuroprotezione.
Sistema Di Controllo Stagionale-come Crescita E La Regressione Della Canzone Aviaria: Plasticità Neurale E Comportamentale in Passeri Di Coronate Di Gambel Maschio Adulto Bianco –
Canto degli uccelli è regolata da una serie di nuclei discreto cervello conosciuto come il sistema di controllo della canzone. In stagionalmente-allevamento uccelli canori maschi, cambiamenti stagionali in ormoni sessuali steroidei regolano la struttura e l'elettrofisiologia dei neuroni di sistema controllo canzone, con conseguente drammatici cambiamenti nel comportamento di canto. Uccelli canori maschi possono essere portati in laboratorio, dove i livelli circolanti di fotoperiodo e ormone steroideo può essere manipolato bruscamente, che fornisce condizioni controllate in cui rapidi cambiamenti "stagionale-like" di comportamento e morfologia possono essere studiati con attenzione. In questa mini-recensione, discutiamo i meccanismi infiammatori e cellulari base stagionale-come crescita e la regressione del sistema di controllo canzone in passeri (leucophrys gambelii Zonotrichia) di coronata della – del bianco di Gambel maschio adulto e il suo impatto sul comportamento di canzone. In particolare, discuteremo i recenti progressi riguardanti: (1) il ruolo dei recettori degli androgeni ed estrogeni nell'indurre crescita stagionale-come il sistema di controllo della canzone; (2) come fotoperiodo modula il decorso della crescita indotta dal testosterone del sistema di controllo canzone; (3) come controllo bilaterale infusione intracerebrale di antagonisti del recettore degli androgeni ed estrogeni vicino la canzone nucleo HVC evita aumenti stagionali-come assimilazione canzone ma non tasso di canzone; e (4) sistema di controllo i meccanismi infiammatori e cellulari che mediano la rapida regressione della canzone. In tutta questa mini-recensione confrontiamo i dati raccolti da bianco – incoronato passeri a quello da altre specie di songbird. Concludiamo da viali struttura di ricerca futura.
Infusione Di Inibitore Di Caspasi Protegge Un Circuito Di Controllo Canzone Aviaria Da Stagionali-come La Neurodegenerazione
Steroidi del sesso come gli androgeni e gli estrogeni hanno effetti trofici sul cervello e possono migliorare la neurodegenerazione, e il ritiro di steroidi circolanti induce la neurodegenerazione in diverse aree del cervello ormono-sensibile. Molto poco è conosciuto circa i meccanismi molecolari sottostanti che mediano la regressione neuronali causati da ormone-ritiro, tuttavia. Qui vi mostriamo che la riduzione della morte cellulare programmata da infusione locale di inibitori di caspase salvò un nucleo telencefalici nel sistema di controllo adulto canzone aviaria da neurodegenerazione che è indotta dal ritiro dell'ormone. Questo trattamento ha anche effetti trans-sinaptici che forniscono una certa protezione di un'area di destinazione efferente. Abbiamo trovato che l'infusione unilaterale di caspase inibitori in vivo nei neuroni adulti bianco – incoronato passeri salvati all'interno del nucleo di canzone ormono-sensibile HVC (usato come un nome proprio) da morte programmata delle cellule per fintanto che sette giorni dopo il ritiro di testosterone e un passaggio a fotoperiodo short-day e che l'attivazione della caspasi-3 è stato ridotto del 59% in media nell'HVC omolaterale rispetto con l'HVC controlaterale manipolate. Infusione di inibitore di caspasi vicino HVC è stato sufficiente a preservare la dimensione del neurone omolateralmente in un nucleo a valle, il robusto nucleo della arcopallium. Questo è il primo rapporto che sostenuta applicazione locale di inibitori di caspase proteggere una zona del cervello telencefalici di neurodegenerazione in vivo e che un circuito neurale degenerazione salvato con gli inibitori di caspase produce sufficiente supporto trofico per proteggere gli attributi di un bersaglio a valle che sarebbe altrimenti degenerano. Questi risultati rafforzano il caso per il possibile utilizzo terapeutico degli inibitori di caspase determinate condizioni neurodegenerative.
Corso a Tempo Di Cambiamenti Nel Comportamento Di Canzone Di Gambel Zonotrichia Leucophrys Seguendo Le Transizioni in Condizione Di Allevamento
Cambiamenti stagionali nel comportamento e nel suo substrato neurale sottostante sono comuni tra taxa animali. Questi cambiamenti sono spesso scatenati da ormoni sessuali steroidei. Canzone in stagionalmente allevamento uccelli canori fornisce un ottimo esempio di questo fenomeno. In queste specie, drammatici cambiamenti stagionali mediate dal testosterone e suoi metaboliti si verificano nel comportamento adulto canzone e in circuiti neurali controllando la canzone. Mentre il tasso di canzone può cambiare rapidamente in risposta a stecche allevamento stagionali, è sconosciuto come rapidamente modificare altri aspetti della canzone, specialmente l'assimilazione della canzone fonologia e sintassi. In questo studio abbiamo determinato se e quanto rapidamente il tasso di canzone, Fonologia e sintassi cambiare in risposta all'allevamento e di segnali fisiologici non nidificanti. Abbiamo chiesto a queste domande utilizzando i passeri (gambelii Zonotrichia leucophrys), di coronata della – del bianco di Gambel un discente chiuso con modifiche ben caratterizzati in circuiti neurali controllo comportamento di canzone. Siamo esposti dieci passeri fotosensibili a fotoperiodo lungo giorno e li impiantato con pellet di testosterone sottocutaneo (giorno 0) per simulare le condizioni di allevamento. Siamo continuamente registrato la canzone e trovato che il tasso di canzone è aumentato rapidamente, raggiungendo il massimo intorno ai 6 giorni. L'assimilazione della fonologia canzone cambiato più lentamente, raggiungendo il massimo di giorno 10 o versioni successive. Sintassi di canzone minimamente cambiata dopo il giorno 6, il primo punto di tempo esaminato. Dopo 21 giorni, abbiamo effettuato la transizione cinque uccelli da allevamento a condizione di non nidificanti. Tasso di canzone declinò precipitosamente. Questi risultati suggeriscono che mentre tasso di canzone cambia rapidamente, fonologia canzone cambia più lentamente, seguendo in generale o in parallelo con precedentemente studiato cambiamenti nel substrato neurale.
Neurogenesi in Un Nucleo Di Adulti Canzone Aviaria è Ridotto Diminuendo Apoptosi Caspasi-mediata
Sostituzione e la morte del neurone sono componenti fondamentali della plasticità cerebrale. Molto rimane sconosciuto, tuttavia, circa l'interazione tra la morte del neurone e neurogenesi nei vertebrati adulti meccanicistica. In allevamento stagionalmente adulti maschi bianco – incoronato passeri, il nucleo del sistema canzone HVC perde circa il 26% dei suoi neuroni tramite apoptosi caspasi-dipendente entro 4 d dopo una transizione a nonbreeding condizioni fisiologiche. Per determinare se la morte neuronale è necessario per il reclutamento di nuovi neuroni, abbiamo infuso inibitori di caspase in HVC in vivo e soppressa neurodegenerazione per almeno 20 d dopo la transizione a condizioni nonbreeding. Il blocco della morte di neuroni HVC ridotto il numero e la densità dei neuroni nuovi reclutati per l'HVC omolaterale di 48 e 29%, rispettivamente, rispetto al controlaterale HVC. I nostri risultati sono il primo a mostrare che riducendo la morte neuronale nel cervello adulto diminuisce l'assunzione di nuovi neuroni.
Ripetute Contrazioni Massimo Sforzo Volitive in Lesioni Del Midollo Spinale Umano: Coppia Iniziale Aumenta E Riduce L'affaticamento
Sostanziali dei dati indicano una maggiore fatica muscolare in soggetti con lesioni del midollo spinale (SCI) rispetto ai soggetti sani di controllo quando testato utilizzando protocolli di stimolazione elettrica. Pochi studi hanno indagato la misura della fatica volitive nel motore incompleto SIC.
Effetti Neuroprotettivi Di Testosterone in Un Modello Natura Di Neurodegenerazione Del Sistema Di Controllo Adulto Canzone Aviaria
Regressione stagionale del sistema di controllo canzone aviaria, una serie di nuclei discreti del cervello che regolano la canzone apprendimento e produzione, serve come un modello utile per indagare gli effetti neuroprotettivi di steroidi. Stagionalmente allevamento uccelli canori maschile, il sistema di controllo della canzone regredisce rapidamente quando i maschi vengono trasferiti da allevamento a nonbreeding condizioni fisiologiche. Un nucleo in particolare, HVC, regredisce nel volume del 22% entro giorni di castrazione e il trasferimento ad un fotoperiodo di nonbreeding. Questa regressione è mediata principalmente da una diminuzione del 30% nel numero di neuroni, un risultato di un processo di caspasi-dipendente di morte cellulare programmata. Qui esaminiamo se testosterone (T) può agire localmente nel cervello per prevenire simili a seasonal neurodegenerazione nella HVC. Abbiamo cominciato a infondere T ottiene vicino HVC su un lato del cervello in condizione di allevamento maschi bianco – incoronato passeri 2 giorni prima del ritiro T e spostando li short-day fotoperiodi. Gli uccelli sono stati uccisi 3 o 7 giorni più tardi. Infusione T locale protetto significativamente HVC omolaterale da regressione del volume e la perdita del neurone. Inoltre, T infusione significativamente ridotto il numero, densità e numero/1.000 neuroni di caspase-3 cellule attivate e le cellule positive per fenduto PARP, entrambi marcatori per morte programmata delle cellule, nell'HVC omolaterale. Infusione di T vicino HVC ha impedito anche regressione degli obiettivi efferenti omolaterali di neuroni HVC, compresi i volumi di robusto nucleo di arcopallium (RA) e zona X e la zona di soma e la densità dei neuroni di RA. Così T può agire localmente nel cervello per avere un effetto neuroprotettivo e agire transsynaptically per impedire la regressione dei nuclei efferenti.
Cellule Morte E Il Sistema Di Controllo Della Canzone: Un Modello Per Come Ormoni Steroidi Sessuali Regolano Neurodegenerazione Che Si Verificano Naturalmente
La produzione, l'apprendimento e la percezione della canzone in uccelli canori sono regolati da una serie di nuclei discreto cervello conosciuto come il sistema di controllo della canzone. Nella maggior parte delle specie di songbird, il sistema di controllo della canzone è sessualmente dimorfici, e questi dimorphisms diventano più robuste dopo gli uccelli hanno covato. Stagionalmente allevamento uccelli canori, il sistema di controllo della canzone cresce e regredisce dipendendo dal contesto di allevamento. Lo sviluppo e la plasticità stagionale del sistema di controllo canzone dipendono i processi neurodegenerativi, che possono essere migliorati, almeno in parte, da sesso ormoni steroidi circolanti. Mi limiterò a descrivere due aree di ricerca del sistema controllo canzone che hanno fornito informazioni importanti sul controllo ormonale come della morte delle cellule contribuiscono al modellamento dei circuiti del cervello comportamentale pertinenti. Dimorfismo sessuale, prima nel sistema di controllo canzone zebra finch è robusto ed emerge parzialmente a causa della notevole regressione dei nuclei di sistema controllo femminile canzone durante lo sviluppo. In secondo luogo, in stagionalmente-allevamento uccelli canori, il sistema di controllo della canzone regredisce come uccelli transizione da allevamento a condizioni non nidificanti. In un ambiente di laboratorio controllato dove gli ormoni possono essere ritirati acutamente, queste aree cerebrali regrediscono in solo una questione di ore per giorni. Presi insieme, questi risultati dimostrano che lo studio della morte delle cellule nel sistema di controllo canzone fornisce un'eccellente occasione per capire come i cambiamenti nei livelli circolanti di steroidi del sesso influenzano la degenerazione dei circuiti del cervello ormono-sensibile.
Forze Extra Evocate Durante La Stimolazione Elettrica Del Muscolo O Suo Nervo Sono Generate E Modulate Da Una Proprietà Intrinseca Dipendente Dalla Lunghezza Del Muscolo in Esseri Umani E Gatti
Forze extra o coppie sono definiti come forze o coppie che sono più grandi di quanto ci si aspetterebbe dall'ingresso o stimoli, che possono essere mediati dalle proprietà intrinseche di motoneuroni e/o al muscolo. Lo scopo di questo studio era di determinare se le forze extra/coppie evocato durante la stimolazione elettrica del muscolo o il nervo con stimolazione a frequenza variabile sono modulati dal angolo joint lunghezza muscolare. Un obiettivo secondario era quello di determinare se le forze extra/coppie sono generati da una proprietà intrinseca di un neurone o muscolo. Gli esperimenti sono stati condotti in 14 soggetti umani normodotati e in otto gatti adulti decerebrate. Coppia e forza sono stati misurati in umani e cat esperimenti, rispettivamente. Forze extra/coppie erano evocati da stimolare i muscoli con elettrodi di superficie (esperimenti umani) o stimolando il nervo con elettrodi bracciale (esperimenti di gatto). In esseri umani e gatti, le forze extra/coppie erano più grandi lunghezze muscolare breve, che indica che un simile meccanismo di regolazione è coinvolto. In gatti decerebrate, forze extra e modulazione di lunghezza-dipendente erano influenzate da iniezioni Metossamina intratecale, nonostante l'evidenza di aumentata eccitabilità spinale e da transecting del nervo sciatico prossimale per le stimolazioni nervose. Esperimenti di blocco anestetico del nervo in due soggetti umani anche impossibile abolire coppie extra e la modulazione di lunghezza-dipendente. Pertanto, questi dati indicano che le forze extra/coppie evocato durante la stimolazione elettrica del muscolo o nervo muscolare dipendente dalla lunghezza e principalmente mediata da una proprietà intrinseca del muscolo.
Eccitabilità Centrale Contribuisce a Contrazioni Volitive Agonistica Nella Lesione Incompleta Del Midollo Spinale Umano
Nonostante una maggiore fatica muscolare in soggetti con lesioni del midollo spinale (SCI) rispetto ai soggetti neurologicamente intatti utilizzando protocolli di stimolazione elettrica neuromuscolare (NMES), pochi studi hanno indagato la misura della fatica volitive nel motore incompleto SIC. utilizzando un protocollo consolidato di 20 contrazioni ripetute, intermittente, massimo sforzo volitive (MVE), abbiamo in precedenza dimostrato che soggetti con incompleta SCI inaspettatamente hanno dimostrato un aumento del 15% in coppie di estensore del ginocchio picco entro i primi cinque MVEs con minima evidenza di fatica dopo 20 contrazione. Nel presente studio, abbiamo studiato il potenziale segmentale meccanismi alla base di questa generazione di coppia agonistica. Cambiamenti nelle proprietà di contrazione e potenziali d'azione muscolare composto massimo (M-waves) sono stato valutato prima e dopo uno, tre e cinque MVEs, rivelando un significativo aumento del 17% solo in coppie di contrazione massima dopo un singolo MVE. Nonostante questo post-activation potenziamento del muscolo, utilizzo di protocolli NMES convenzionale a suscitare ripetute contrazioni muscolari ha provocato una diminuzione significativa nella generazione di coppia evocati, suggerendo limitata i contributi muscolari al fenomeno osservato. Per valutare la potenziale centrale meccanismi sottostanti l'aumentata coppie, di risposte non lineari a wide-pulse width (1 ms), bassa intensità, frequenza variabile (25–100 Hz) NMES sono stati testati anche prima di e dopo ripetuti MVEs.When frequenza variabile NMES è stato applicato dopo le ripetute MVEs, aumentata e prolungata coppie sono stati osservati e accompagnato da attività elettromiografiche quadricipite sostenuta spesso durano > 2s dopo la cessazione di stimolo. Tali dati suggeriscono un potenziale contributo dell'eccitabilità spinale elevati alla riserva nella generazione di forza volitive in SIC incompleta.
