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Articles by Christopher K. Thompson in JoVE
JoVE Clinical and Translational Medicine
Métodos para cuantificar alteraciones inducida farmacológicamente en la función motora en humanos incompleta de la médula
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
Este video muestra la modulación de la actividad de los reflejos, la fuerza volitiva y caminar a través de la evaluación clínica y cuantitativa en los individuos con motor incompleta de la médula como consecuencia de la administración oral aguda de la recaptación de serotonina (ISRS).
Other articles by Christopher K. Thompson on PubMed
Cambio Estacional En La Neurona Del Tamaño Y Espaciado Pero No Neuronal Reclutamiento En Un Núcleo De Ganglios En El Sistema De Control Aviar Canción
Plasticidad neuronal en el sistema de control de la canción de pájaros de cría estacional acompaña los cambios estacionales en el comportamiento de cantar. El volumen de la zona X, un núcleo de control de la canción que forma parte de los ganglios basales aviar, es 75% mayor en primavera que en otoño. La base neuronal de la plasticidad de la temporada en la zona X es desconocida, sin embargo. Examinamos neuronales atributos de zona X en salvajes adultos masculinos canción gorriones (Melospiza melodia) capturado durante la primavera y el otoño después de ser implantados durante 30 días con bomba osmótica que contiene timidina [3 H]. Para medir el volumen del área X de secciones Tionina-manchadas y la densidad neuronal y el número y la superficie media del soma de secciones etiquetadas con un anticuerpo contra Hu, una proteína enolase. Muestreamos dos clases de neuronas: neuronas "pequeñas" que eran probablemente neuronas espinosas del estriado-como y las neuronas "grandes", que incluía más probable es que las neuronas de proyección como pallidal. También analizamos los patrones estacionales de reclutamiento neuronal del área X. La superficie media del soma y espacio neuronal para ambas clases neuronales fueron mayores en la crianza de aves. No hubo diferencias en el número total de neuronas para ambas clases neuronales entre temporadas. La superficie media del soma y densidad y número de neuronas recién contratadas no varió entre temporadas. Estos resultados demuestran que temporada plasticidad en zona X incluye cambios en el tamaño de la neurona y la densidad neuronal, pero no cambios en la tasa a la que se reclutan nuevas neuronas.
Regresión Rápida De Temporada-como Del Sistema De Control Aviar Adulto De La Canción
Hemos analizado cómo rápidamente aviar canción control núcleos regresan después del retiro de la testosterona (T). Regresión de atributos neuronales resultante de la retirada de T se ha observado en varios modelos animales. El curso del tiempo sobre el cual se produce la regresión se desconoce, sin embargo. Para solucionar este problema, nos capado blanco machos adultos – gorriones de coronadas y rápidamente les cambió a fotoperíodos de días cortos tras permanecer detenido bajo condiciones (fotoperíodo de día largo y la exposición sistémica de la T) durante 3 semanas de cría. Encontramos que el volumen del núcleo de una canción, HVC, retrocedió 22% dentro de las 12 h después del retiro de T. Cambios en la densidad de neuronas HVC después del retiro de T fueron dinámicos; densidad aumentaron a las 12 h y luego disminuyeron por 4 días. HVC neurona número fue reducido en un 26% por 4 días. Los volúmenes de X de la zona y el núcleo sólido de la arcopallium (RA) fueron significativamente regresó por 7 y 20 días, respectivamente. Área somática RA y espaciado neuronal se redujeron significativamente por 2 días. La rapidez de la regresión de HVC tiene precedente entre vertebrados modelos de circuitos neuronales sensibles a las hormonas. Estos resultados revelan que la regresión rápida del sistema de control canción ofrece un modelo para el esteroide de sexo papel importante las hormonas desempeñan en la mediación de la plasticidad neuronal adulta y en la neuroprotección.
Sistema De Control De Crecimiento Estacional Y La Regresión De La Canción Aviar: Plasticidad Neuronal Y Comportamiento En Gorriones De Coronadas De Gambel Macho Adulto Blanco –
Canto de los pájaros está regulada por una serie de núcleos de discretas del cerebro conocida como el sistema de control de la canción. En la temporada de cría machos aves canoras, cambios estacionales en las hormonas sexuales esteroideas regulan la estructura y la electrofisiología de neuronas de sistema de control de canción, resultando en cambios dramáticos en el comportamiento de cantar. Aves canoras masculinos pueden introducirse en el laboratorio, donde circulan los niveles de fotoperíodo y hormonas esteroideas pueden manipularse bruscamente, proporcionando condiciones controladas bajo que rápido "temporada-como" cambios en el comportamiento y morfología puede ser estudiado cuidadosamente. En esta critica, discutimos los mecanismos de esteroides y celulares subyacentes crecimiento estacional y la regresión del sistema de control de la canción en el blanco – coronadas gorriones adulto masculino de Gambel (Zonotrichia leucophrys gambelii) y su impacto en el comportamiento de la canción. Específicamente, discutimos los avances recientes sobre: (1) el papel de receptores de andrógenos y estrógenos en la inducción de crecimiento estacional del sistema de control de la canción; (2) cómo fotoperiodo modula el curso del tiempo de crecimiento testosterona-inducido del sistema de control de la canción; (3) cómo control bilateral infusión intracerebral de antagonistas del receptor de andrógenos y estrógenos cerca la canción núcleo HVC evita aumentos estacionales como en estereotipia de la canción pero no el tipo de canción; y (4) sistema de control de los mecanismos celulares y esteroides que median la regresión rápida de la canción. A lo largo de esta critica comparamos datos recolectados de blanco – coronadas gorriones de otras especies de ave canora. Concluimos por avenidas esquematización de futuras investigaciones.
Infusión De Inhibidor De La Caspasa Protege Un Circuito De Control Aviar Canción De Temporada-como Neurodegeneración
Esteroides sexuales como los andrógenos y los estrógenos tienen efectos tróficos en el cerebro y pueden mejorar la neurodegeneración y el retiro de circulación de esteroides induce la neurodegeneración en varias zonas del cerebro sensibles a las hormonas. Muy poco se sabe sobre los mecanismos moleculares subyacentes que median la regresión neuronal causada por el retiro de la hormona, sin embargo. Aquí mostramos que la reducción de muerte celular programada por la infusión local de inhibidores de caspasas rescata un núcleo telencéfalo en el sistema de control de adultos canción aviar de neurodegeneración que es inducida por el retiro de la hormona. Este tratamiento también tiene efectos trans-sinápticas que proporcionan cierta protección de una región de destino eferentes. Encontramos que infusión unilateral de inhibidores de caspasas en vivo en las neuronas del adulto blanco – coronadas gorriones rescatados dentro del núcleo de la canción de la hormona-sensible HVC (utilizado como un nombre propio) de programada muerte celular para mientras siete días después del retiro de testosterona y un cambio a fotoperíodo de días corto y la activación de la caspasa-3 se redujo en 59% en promedio en el HVC ipsolateral en comparación con el unmanipulated HVC contralateral. Infusión de inhibidor de la caspasa cerca de HVC fue suficiente para conservar el tamaño de la neurona ipsilaterally en un núcleo de aguas abajo, el núcleo sólido de la arcopallium. Éste es el primer informe que sostenida aplicación local de inhibidores de caspasas puede proteger un área del cerebro telencéfalo de neurodegeneración in vivo y que un circuito neuronal degeneración rescatado con inhibidores de caspasas produce suficiente apoyo trófico para proteger los atributos de una Diana que degeneraría en caso contrario. Estos resultados refuerzan el caso para el posible uso terapéutico de los inhibidores de caspasas bajo ciertas condiciones neurodegenerativas.
Curso Del Tiempo De Cambios En El Comportamiento De La Canción De Gambel Zonotrichia Leucophrys Siguiendo Las Transiciones En Condición De Cría
Cambios estacionales en el comportamiento y en su sustrato neural subyacente son comunes a través de los taxones animales. Estos cambios son a menudo provocados por las hormonas sexuales esteroideas. Canción estacionalmente cría aves canoras es un excelente ejemplo de este fenómeno. En estas especies, dramáticos cambios estacionales, mediados por la testosterona y sus metabolitos se producen en el comportamiento de los adultos de la canción y el canción que controla los circuitos neuronales. Mientras que el ritmo de la canción puede cambiar rápidamente en respuesta a señales de la temporada de cría, se desconoce cómo rápidamente cambiar otros aspectos de la canción, particularmente la estereotipia de canción fonología y sintaxis. En este estudio se determinó si y qué tan rápido ritmo de la canción, fonología y sintaxis cambian en respuesta a la cría y las señales fisiológicas no-reproductiva. Hicimos estas preguntas usando gorriones de Gambel blanco – coronado (Zonotrichia leucophrys gambelii), un estudiante cerradas con cambios bien caracterizados en los circuitos neuronales, controlar el comportamiento de la canción. Nos expone diez gorriones fotosensibles a fotoperíodo de día largo y les implantó con perdigones de testosterona subcutánea (día 0) para simular las condiciones de cría. Continuamente grabamos la canción y encontró que la tasa de canción aumentada rápidamente, alcanzando máximo alrededor del día 6. La estereotipia de fonología de la canción cambió más lentamente, alcanzando el máximo durante el día 10 o posterior. Sintaxis de canción cambiado mínimamente después día 6, el punto más temprano del tiempo examinado. Después de 21 días, la transición de cinco aves de cría a condición de no-reproductiva. Tipo de canción disminuido notablemente. Estos resultados sugieren que mientras que el ritmo de la canción cambia rápidamente, fonología de la canción cambia más despacio, generalmente siguiente o en paralelo con previamente investigados cambios en el sustrato neural.
Neurogénesis En Un Núcleo Adulto Canción Aviar Se Reduce Al Disminuir La Apoptosis Caspasa-mediado
Reemplazo y muerte de la neurona son componentes fundamentales de la plasticidad cerebral. Mucho se desconoce, sin embargo, sobre la interacción mecanicista de muerte de la neurona y neurogénesis en vertebrados adultos. En temporada de cría blanco machos adultos – gorriones de coronadas, el núcleo del sistema de canción HVC pierde aproximadamente el 26% de sus neuronas vía apoptosis caspasa-dependiente en 4D después de una transición a parte de las condiciones fisiológicas. Para determinar si la muerte neuronal es necesaria para el reclutamiento de nuevas neuronas, nos infunde inhibidores de caspasas en HVC en vivo y suprimió la neurodegeneración durante al menos 20 días después de la transición a las condiciones de cría. El bloqueo de la muerte de la neurona HVC reduce el número y la densidad de nuevas neuronas reclutados en el HVC ipsolateral en 48 y 29%, respectivamente, en comparación con HVC contralateral. Nuestros resultados son los primeros en mostrar que reduce la muerte neuronal en el cerebro adulto disminuye el reclutamiento de nuevas neuronas.
Repetidas Contracciones Máximas Esfuerzo Volitivo En Lesiones De La Médula Espinal Humana: Aumenta De Par De Arranque Y Reduce La Fatiga
Datos importantes que indican una mayor fatiga muscular en los individuos con lesión de la médula espinal (LME), en comparación con los sujetos control sanos cuando se analizaron mediante el uso de protocolos de estimulación eléctrica. Pocos estudios han investigado la magnitud de la fatiga volitiva en el motor SCI incompleta.
Sistema De Control De Efectos Neuroprotectores De Testosterona En Un Modelo Natural De Neurodegeneración En La Canción Aviar Adultos
Temporada regresión del sistema de control aviar canción, una serie de núcleos de discretas del cerebro que regulan el aprendizaje de la canción y producción, sirve como un modelo útil para investigar los efectos neuroprotectores de esteroides. En temporada de cría aves canoras masculinos, el sistema de control de la canción regresa rápidamente cuando los machos se transfieren de cría a cría condiciones fisiológicas. Un núcleo en particular, el HVC, regresa en volumen 22% dentro de los días de la castración y la transferencia a un fotoperiodo de cría. Esta regresión es mediada principalmente por una disminución de 30% en número de neuronas, un resultado de un proceso dependiente de caspasa de muerte celular programada. Aquí examinamos si testosterona (T) puede actuar localmente en el cerebro para prevenir la neurodegeneración de la temporada-como en HVC. Comenzamos a infundir T intracerebrally cerca de HVC en un lado del cerebro en condiciones de cría machos blanco – coronadas gorriones 2 días antes de la retirada de T y les cambio a fotoperíodos de días cortos. Las aves murieron 3 o 7 días más tarde. Infusión local de T significativamente había protegido HVC ipsolateral de la regresión de volumen y pérdida de la neurona. Además, infusión T significativamente reducido número, densidad y número/1.000 neuronas de las células activadas de la caspasa-3 y células positiva para exfoliados PARP, ambos marcadores de muerte celular programada, en el HVC ipsolateral. Infusión de T cerca de HVC había prevenido también regresión de ipsolaterales objetivos eferentes de las neuronas HVC, incluyendo los volúmenes de núcleo sólido de la arcopallium (RA) y zona X y el área de soma y densidad de neuronas de RA. Así T puede actuar localmente en el cerebro para tener un efecto neuroprotector y actuar transsynaptically para evitar la regresión de núcleos eferentes.
Célula De La Muerte Y El Sistema De Control De La Canción: Un Modelo De Cómo Las Hormonas Esteroides Sexuales Regulan Neurodegeneración Natural
La producción, el aprendizaje y la percepción de la canción en aves canoras son reguladas por una serie de núcleos de discretas del cerebro conocida como el sistema de control de la canción. En muchas especies de pájaro cantor, el sistema de control de la canción es dimorfismo sexual, y estos dimorphisms vuelven más fuertes después de aves han tramado. En la temporada de cría aves canoras, el sistema de control de la canción crece y regresa dependiendo de contexto de cría. Procesos neurodegenerativos, que pueden ser mejorados, al menos en parte, por la circulación de las hormonas esteroides sexuales dependen el desarrollo y la plasticidad de temporada del sistema de control de la canción. Voy a describir dos áreas de investigación de sistema de control de la canción que han proporcionado información importante sobre cómo hormonal control de muerte celular contribuye a la formación de circuitos cerebrales académicamente relevantes. Dimorfismo sexual, primera en el sistema de control de canción zebra finch es robusta y emerge parcialmente debido a la regresión substancial de núcleos de sistema de control de canción femenina durante el desarrollo. En segundo lugar, en la temporada de cría de aves canoras, el sistema de control de la canción regresa como aves transición de cría a condiciones no-reproductiva. En un entorno de laboratorio controladas donde las hormonas pueden ser retiradas agudo, estas áreas del cerebro regresan en sólo cuestión de horas o días. Tomados en conjunto, estos resultados demuestran que el estudio de la muerte celular en el sistema de control de la canción proporciona una excelente oportunidad para entender cómo los cambios en la circulación de los niveles de esteroides sexuales afectan la degeneración de circuitos sensibles a las hormonas cerebrales.
Fuerzas Adicionales Evocados Durante La Estimulación Eléctrica Del Músculo O El Nervio Se Generan Y Modulada Por Una Propiedad Intrínseca Dependiente De La Longitud Del Músculo En Humanos Y Gatos
Fuerzas o pares adicionales se definen como fuerzas o pares que son mayores de lo que cabría esperar de la entrada o estímulos, que puede estar mediada por las propiedades intrínsecas de las neuronas motoras y / o hasta el músculo. El propósito de este estudio fue determinar si las fuerzas adicionales o pares evocados durante la estimulación eléctrica del músculo o el nervio con la estimulación de frecuencia variable son modulados por la longitud del músculo / ángulo de la articulación. Un objetivo secundario fue determinar si las fuerzas adicionales o pares son generados por una propiedad intrínseca de las neuronas o músculo. Los experimentos se llevaron a cabo en 14 sujetos sanos humanos y en ocho gatos adultos descerebrados. De torque y la fuerza se mide en experimentos con seres humanos y gatos, respectivamente. Fuerzas adicionales o pares fueron evocados por estimulación de los músculos con electrodos de superficie (experimentos con seres humanos) o mediante la estimulación del nervio con electrodos cuff (experimentos de gato). En los seres humanos y gatos, las fuerzas adicionales o pares eran más grandes en longitudes cortas musculares, lo que indica que un mecanismo regulador similar está implicado. En los gatos descerebrados, las fuerzas adicionales y la modulación dependiente de la longitud no se vieron afectadas por las inyecciones intratecales metoxamina, a pesar de la evidencia de aumento de la excitabilidad espinal, y por la transección del nervio ciático proximal a los estímulos nerviosos. Anestésicas experimentos de bloqueo nervioso en dos seres humanos tampoco la abolición de pares adicionales y la modulación dependiente de la longitud. Por lo tanto, estos datos indican que las fuerzas adicionales o pares evocados durante la estimulación eléctrica del músculo o nervio del músculo son dependiente de la longitud y la mediada principalmente por una propiedad intrínseca del músculo.
La Excitabilidad Central Contribuye a Supramáxima Contracciones Volitiva En Humanos Lesión Medular Incompleta
A pesar de la fatiga muscular mayor en los individuos con lesión de la médula espinal (LME) en comparación con sujetos neurológicamente sanos utilizando la estimulación eléctrica neuromuscular (EENM) protocolos, pocos estudios han investigado la magnitud de la fatiga volitiva en el motor SCI incompleta. El uso de un protocolo establecido, de 20 de repetida, el esfuerzo intermitente, la máxima volitiva (MVE) las contracciones, que ya se ha demostrado que los sujetos con SCI incompleta inesperada demostrado un aumento del 15% en el pico de pares de extensores de rodilla en los primeros cinco EVM con evidencia mínima de la fatiga después del 20 de contracción . En el presente estudio, se investigaron los posibles mecanismos que subyacen a esta generación de segmentos par supramáxima. Los cambios en las propiedades de contracción y un máximo de potenciales de acción compuestos del músculo (M-ondas) fueron evaluados antes y después de uno, tres y cinco EVM, revelando un aumento significativo del 17% sólo en pares de contracción máxima después de una sola MVE. A pesar de esta potenciación post-activación del músculo, el uso de protocolos NMES convencionales para averiguar las repetidas contracciones musculares como resultado una disminución significativa en la generación de evocó par, lo que sugiere limita las contribuciones musculares para el fenómeno observado. Para evaluar los posibles mecanismos centrales que subyacen a los pares aumentados, las respuestas no lineales a gran ancho de pulso (1 ms), de baja intensidad, de frecuencia variable (25-100 Hz) EENM se probaron también antes y después de repetir variables MVEs.When frecuencia EENM se aplicarán después de las repetidas EVM, aumentada y pares de prolongados se han observado y acompañado de cuádriceps sostenidos actividad electromiográfica de 2 segundos a menudo duraderos después de terminado el estímulo. Estos datos sugieren una posible contribución de la excitabilidad espinal elevada a la reserva en la generación de la fuerza volitiva en LME incompleta.
