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- Explorar las funciones cognitivas en bebés, niños y adultos con Espectroscopia de Infrarrojo Cercano
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Articles by Mark H. Shalinsky in JoVE
JoVE General
Explorar las funciones cognitivas en bebés, niños y adultos con Espectroscopia de Infrarrojo Cercano
1Department of Psychology, University of Michigan, Ann Arbor, 2Department of Psychology, University of Toronto Scarborough
Aquí se describe un método de recolección de datos y análisis de datos para funcionales espectroscopia de infrarrojo cercano (fNIRS), una novela de sistema no invasivo usa imágenes del cerebro en la neurociencia cognitiva, especialmente en el estudio del desarrollo del cerebro del niño. Este método proporciona un estándar universal de adquisición de datos y el análisis fundamental para la interpretación de datos y descubrimientos científicos.
Other articles by Mark H. Shalinsky on PubMed
Muscarínico Activación De Un Catión Actual Y Asociados Actual Ruido En Neuronas De Corteza Entorrinal Capa-II
Los efectos de la estimulación muscarínico en la membrana, potencial y actual de neuronas principales de rata in situ-Corteza entorrinal capa-II se analizaron las células enteras, la técnica de patch-clamp. En experimentos de corriente-abrazadera, aplicación de Carbacol (CCh) inducida por una despolarización prolongada, lentamente en desarrollo inicialmente acompañada por una disminución leve o ningún cambio significativo en la resistencia de entrada. Por el contrario, en una fase tardía de la despolarización apareció constantemente creciente resistencia de entrada. Para aclarar las bases iónicas de estos efectos, experimentos de voltaje-abrazadera luego se llevaron a cabo. En grabaciones realizadas en condiciones iónicas casi fisiológicas el potencial de explotación de -60 mV, aplicación de CCh promovió el desarrollo lento de una desviación actual interno constantemente asociado con un aumento prominente en ruido actual. Del mismo modo respuestas de tensión a CCh, esta inducción de corriente interno fue abolida por el antagonista muscarínico, atropina. Las relaciones de corriente / tensión derivadas mediante la aplicación de protocolos de rampa tensión durante las distintas fases de la desviación hacia adentro-corriente inducida por CCh revelaron la inducción temprana de un interno actual que manifiesta una relación lineal de la corriente/del voltaje en la gama subliminal y el bloque de mayor duración de una capacidad exterior actual. La corriente esta última podría ser bloqueada por 1 Ba(2+) mM extracelular, que permitió estudiar la corriente interna inducida por CCh (I(CCh)) aisladamente. El potencial de inversión extrapolada de la I(CCh) aislada fue aproximadamente 0 mV y no fue modificado por sustitución completa de intrapipette k con Cs(+). Por otra parte, la inversión I(CCh) extrapolada desplazado a aproximadamente -20 mV en el retiro del 50% na extracelular. Estos resultados son consistentes con I(CCh) ser un catión inespecífico actual. Finalmente, análisis de ruido de I(CCh) devuelve una conductancia estimada de los canales subyacentes de aproximadamente 13,5 pS. Concluimos que el efecto despolarizante de estímulos muscarínicos en neuronas principales de capa-II-Corteza entorrinal depende tanto el bloque de una conductancia de la capacidad y la activación de un catión inespecífico "ruidosa" actual. Sugerimos que la membrana de las fluctuaciones de corriente provocadas por ruido de canal I(CCh) puede facilitar la dinámica oscilatoria "theta" de estas neuronas y mejorar la sincronización y la fiabilidad de la leña.
Espiga Patrones Por Ca2 +-regulación Dependiente De Un Catión Muscarínico Actual En Las Neuronas II De Los Capa De La Corteza Del Entorhinal
En neuronas de entorhinal cortex capa II, la activación del receptor muscarínico promueve la despolarización mediante la activación de un catión inespecífico actual (I(NCM)). Bajo influencia muscarínico, estas neuronas también desarrollan cambios en la excitabilidad que resultan en la inducción de actividad dependiente de disparar retrasada y estallido de actividad. Para identificar la membrana procesos subyacentes a estos fenómenos, examinamos si I(NCM) pueden experimentar la regulación dependiente de actividad. Nuestros experimentos de voltaje-abrazadera revelaron que los protocolos adecuados de despolarización aumentaron el nivel basal de interior actual activado durante la estimulación muscarínico y sugirió que este efecto era debido a I(NCM) upregulation. En presencia de bajo almacenamiento en búfer de CA intracelular, este upregulation fue transitoria, y su decadencia podría ser seguido por una fase de regulación a la baja I(NCM). Tanto para arriba - y regulación a la baja fueron sacados por despolarización estímulos capaces de activar los canales voltaje-bloqueados de CA (VGCC); ambos eran sensibles al aumento de las concentraciones de agentes quelantes del Ca(2+) intracelulares con downregulation suprimen en capacidad de almacenamiento en búfer Ca(2+) menor; ambos se redujeran o suprimir por bloque VGCC o en ausencia de CA extracelular. Estos datos indican que relativamente pequeño aumenta en [Ca(2+)](i) conducido por el disparo de actividad puede inducir upregulation de un nivel de corriente despolarizante muscarínico basal, mientras que el más pronuncian [Ca(2+)](i) elevaciones pueden resultar en I(NCM) downregulation. Proponemos que la interacción de dependientes de actividad positiva y negativa mecanismos de I(NCM) permite entorrinal neuronas de corteza capa II exhibir propiedades emergentes, tales como retardo de disparo y mejoradas o suprimidas las respuestas a estímulos repetidos, que pueden ser de importancia en las funciones de memoria del lóbulo temporal y en la fisiopatología de la epilepsia.
Abolición De Las Oscilaciones Del Huso Y Actividad Seizurelike Ausencia De 3 Hz En El Tálamo Utilizando Estimulación De Alta Frecuencia: Mecanismo Potencial De Acción
Se desconoce el mecanismo de acción por el que mejora la estimulación de alta frecuencia (HFS) en el tálamo temblor y epilepsia. Los autores estudiaron los efectos de HFS en neuronas de relé talamocorticales en un hurón en preparación de rebanada de vitro para probar la hipótesis que HFS suprime oscilaciones sincronizadas por liberación de neurotransmisores.
Efectos De La Serotonina En Las Propiedades Intrínsecas De La Membrana De Las Neuronas De La Corteza De Capa II Entorrinal Medial
Aunque la serotonina (5-HT) es un importante neuromodulador en las capas superficiales de la corteza del entorhinal medial (mEC), hay ciertas discrepancias sobre sus influencias sobre las propiedades de la membrana de las neuronas dentro de esta región. Realizamos grabaciones de células enteras de neuronas de proyección de capa II mEC en rebanadas de cerebro de rata para caracterizar las influencias intrínsecas del 5-HT. En la pinza amperimétrica, 5-HT evoca una respuesta bifásica que consiste en una hiperpolarización de gran amplitud, seguido por una despolarización de amplitud en desarrollo lentamente, larga duración y pequeñas y moderadamente corta latencia. En consecuencia, en tensión abrazadera, 5-HT evocado un exterior robusto, seguido por un cambio interno más pequeño de explotación actual. La corriente hacia fuera evocada por 5-HT mostró un constante corriente/voltaje (I / V) relación a través de células con rectificación hacia adentro y demostrar un potencial de inversión que fue sistemáticamente depende de la concentración extracelular de k, sugiriendo que predominante fue llevado por los iones de potasio. Sin embargo, el interior actual demostró una menos constante me / relación V a través de diversas células, sugiriendo mecanismos iónicos independientes múltiples. La corriente hacia el exterior fue mediada a través de la activación de receptores 5-HT(1A) mediante un mecanismo dependiente de la proteína G mientras que las corrientes internas fueron evocadas en un 5-HT (1A)-moda independiente. Una proporción significativa de la corriente interna fue bloqueada por el inhibidor de la I(h) ZD7288 y parece ser debido a la modulación de la 5-HT de I(h) como 5-HT cambió la curva de la activación de I(h) de manera despolarización. La serotonina es así capaces de influir, de forma compuesta, el procesamiento de la información de las neuronas de la capa II en el mEC y por lo tanto, el paso de neocortical información a través de la vía perforante al hipocampo.
Luminoso Nueva Luz Sobre "Firma Bilingüe" Del Cerebro: Una Funcional Investigación Espectroscopía De Infrarrojo Cercano De Procesamiento Semántico
Décadas de investigación han demostrado que, desde una edad temprana, los bilingües con dominio se puede hablar de cada uno de sus dos lenguas por separado (similar a los monolingües) o cambiar rápidamente entre ellos (no similares a los monolingües). Por lo tanto nos preguntamos, qué idioma cerebros proceso de monolingües y bilingües de manera similar o disímil, y esto es afectado por el contexto de la lengua? Utilizando una tecnología de imágenes cerebrales innovador, funcional Cerca de Espectroscopia Infrarroja (fNIRS), se investigó cómo la información para adultos bilingües proceso semántico, tanto en el habla y en la impresión, en un contexto monolingüe (un idioma a la vez) o en un contexto bilingüe ( dos lenguas en rápida alternancia). Mientras que experimenta la grabación fNIRS, diez principios expuestos, de alta competencia bilingües español-inglés completó una tarea juicio semántico en contextos monolingües y bilingües y se compararon con los controles de diez monolingües en inglés. Dos hipótesis han sido probadas: la Hipótesis de la firma predice que los bilingües tempranos, de alta competencia va a reclutar tejido nervioso para procesar el lenguaje de manera diferente a los monolingües en todos los contextos lingüísticos. La hipótesis de conmutación predice que las personas bilingües va a reclutar tejido nervioso para procesar el lenguaje de manera similar a los monolingües, cuando se utiliza un idioma a la vez. El apoyo a la hipótesis de la firma, en el contexto monolingüe, bilingües y monolingües mostraron diferencias en ambos hemisferios en la contratación de córtex prefrontal dorsolateral (BA 46/9) y la Corporación Financiera Internacional (BA 47/11), pero el reclutamiento similares del área de Broca (BA 44/45) . En particular, en el contexto monolingüe, bilingües mostraron una mayor intensidad de señal en los canales máximamente sobreponen regiones DLPFC y la IFC en comparación con los monolingües. En el contexto bilingüe, los bilingües demostraron una contratación más robusta de la CFI derecho córtex prefrontal dorsolateral y la derecha. Estos hallazgos revelan qué tan extensa exposición bilingüe temprana modifica la organización del lenguaje en el cerebro, impartiendo así una posible "firma bilingüe." Asimismo, arrojar nueva luz fascinante sobre cómo el cerebro bilingüe puede revelar el alcance biológico de la arquitectura neuronal que subyace a todo el lenguaje humano y el potencial de procesamiento del lenguaje no está totalmente reclutado en el cerebro monolingüe.
Inducidos Por El Estímulo-Los Cambios En El Flujo Sanguíneo Y La Captación De 2-desoxiglucosa Se Disocian En El Ipsilateral Corteza Somatosensorial
El presente estudio aborda la relación entre el flujo sanguíneo y el consumo de glucosa en la rata corteza somatosensorial primaria (SI) in vivo. Examinamos bilaterales cambios neuronales y hemodinámicos y 2-desoxiglucosa (2DG) de absorción, medido por autorradiografía, en respuesta a la estimulación pata unilateral. En contraste con la zona de pata contralateral, donde la actividad neuronal, la sangre absorción oxigenación / flujo y 2DG aumentado al unísono, se observó, en el SI ipsolateral, una oxigenación de la sangre / disminuyen el flujo y la vasoconstricción arteriolar en presencia de absorción de 2DG mayor. Laminar los registros electrofisiológicos revelaron un aumento en un rápido aumento ipsilateral en consonancia con el aumento observado en la absorción de 2DG. La vasoconstricción y la disminución en el flujo sanguíneo en la presencia de un aumento en la absorción de 2DG en la ipsilateral contradicen SI la hipótesis metabólica prominente respecto a la regulación del flujo sanguíneo cerebral, que postula que el estado de consumo de energía neuróglica determina el flujo sanguíneo regional a través del producción de metabolitos vasoactivos. Proponemos que otros factores, tales como las neuronas (y glía) la liberación de moléculas mensajeras, podrían jugar un papel dominante en la regulación del flujo de sangre en vivo en respuesta a un estímulo fisiológico.
El Uso De Dos Idiomas En Bilingües Bimodal Discurso De Inicio De Sesión: FNIRS Imágenes Del Cerebro De La Evidencia
La base del cerebro de la capacidad de los bilingües "el uso de dos lenguas al mismo tiempo, ha sido un tema muy debatido. Por un lado, la investigación del comportamiento ha sugerido que el uso de dos idiomas bilingüe implica procesos complejos lingüísticos y de principios altamente. Por otro lado, de imágenes cerebrales investigación ha revelado que el cambio de lenguaje bilingüe implica activaciones neuronales en las áreas cerebrales dedicadas a las funciones ejecutivas generales, no específicos para el procesamiento del lenguaje, tales como tareas de mantenimiento en general. Aquí nos ocupamos de la participación de los mecanismos cerebrales específicos del idioma en comparación cognitiva general para el procesamiento del lenguaje bilingüe. Se estudia una población única, los bilingües bimodales competentes en lenguas de signos y hablado, y se utiliza una innovadora tecnología de imágenes cerebrales, funcionales espectroscopia de infrarrojo cercano (fNIRS; Hitachi ETG-4000). Al igual que la fMRI, la tecnología fNIRS mide el cambio hemodinámico, pero también se avanzó en que permite el movimiento sin restricciones para el habla y la producción de signos. Grupos participantes incluyeron (i) la audición ASL-inglés bilingües, (ii) monolingües de ASL, y (iii) los monolingües en inglés. Las tareas de formación de imágenes incluye denominación de dibujos en el "modo monolingüe" (usando un idioma a la vez) y en "modo bilingüe" (utilizando las dos lenguas de forma simultánea o en alternancia rápida). Comportamiento resultados revelaron que la precisión fue similar entre los grupos y las condiciones. Por el contrario, los resultados de neuroimagen revelan que las personas bilingües en modo bilingüe mostraron una mayor intensidad de la señal dentro de las regiones temporales posteriores ("área de Wernicke") que en el modo monolingüe. Significado: capacidad de bilingües "el uso de dos idiomas sin esfuerzo y sin confusión consiste en el uso del lenguaje específicos de las regiones posteriores del cerebro temporales. Esta investigación con los dos y los bilingües fNIRS bimodales arroja nueva luz sobre la magnitud y la variabilidad de tejido cerebral que subyace en el procesamiento del lenguaje, y se dirige a las preguntas sugerentes de cómo la modalidad lingüística, el signo y el lenguaje, la representación de lenguaje de impacto en el cerebro 7.
Al Ritmo De La Lengua: Cerebro Bases De La Percepción De Frecuencia Relacionados Con El Lenguaje En Los Niños
¿Qué mecanismos neuronales subyacen lenguaje y adquisición de la lectura? Modulaciones lentas rítmicas en la corriente de la lingüística (por debajo de 8 Hz) marcan límites sílaba y palabra en el flujo continuo de la lingüístico, potencialmente ayudar a los niños a dominar las palabras y las estructuras de su lengua. Evidencia convergente a través del lenguaje y la lectura de investigación sugiere que la sensibilidad de los niños a estas modulaciones rítmicas lentas es importante para la lengua y la adquisición de la lectura. En la infancia, los niños producen rítmicamente alternando sílabas o balbucee, con una frecuencia lenta de ~1.5Hz o 660ms (Petitto et al., 2001). En los primeros grados, sensibilidad de los niños para frenar modulaciones rítmicas se correlaciona con su capacidad de lectura (Goswami, 2011). Utilizamos funcional infrarrojo cercano (fNIRS) la proyección de imagen para investigar las bases cerebrales del "ritmo de la lengua" en el comienzo de los lectores (edades 6-9). Hemisferio derecho demostró una activación general mayor hacia el lentos estímulos rítmicos y el hemisferio izquierdo mostraron una mayor activación hacia 1.5 Hz, en relación con las frecuencias más rápidas y más lentas. Los resultados sugieren que mientras que el hemisferio derecho tenga una capacidad general mejor para procesar sensibilidad rítmica, hemisferio izquierdo podría tener una sensibilidad seleccione a una gama preferida de lenta rítmica modulaciones, una gama que podría ser particularmente saliente a mecanismos cerebrales responsables de lengua intermodales de procesamiento y adquisición de la lectura.
