FD wurde von einem Young Investigator Award der National Alliance for Research on Schizophrenia and Depression und eine KPRF Award der Canadian Psychiatric Research Foundation unterstützt.

1. Experimental Design, methodischen Fragen &amp; Stimuli Die SMP bestehen aus zwei Aufgaben, eine Codierung Aufgabe und Retrieval-Aufgabe, und die Aufnahme der Gehirnaktivität kann während der Kodierung Aufgabe oder während der beiden Ver-und Retrieval-Aufgaben (siehe Abbildung 1 für ein Diagramm, das Design des SMP) auftreten. <img src="/files/ftp_upload/2433/2433fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1. Allgemeine Schema der SMP-Design. Hirnregionen, deren Aktivität während der Codierung ist größer für später als für die später vergessene Gegenstände erinnern (R&gt; F) sind mit Kodierung Erfolg (ES) zugeordnet. Auch wenn dieser Unterschied in Speicher (Dm) 3 basiert auf dem Vergleich Hirnaktivität während Retrieval (Hits&gt; Misses) aufgezeichneten Messdaten ist es identifiziert Regionen mit Abruf erfolgreich war (RS) verbunden. Einige wichtige Aspekte sind in Studien über die SMP mit emotionaler Reize in Betracht gezogen werden: <ol><li> Es ist wichtig für die emotionale Eigenschaften der Reize, wie emotionale Valenz und Erregung / Intensität, Kontrolle, da sie unterschiedliche Auswirkungen auf die emotionale Wahrnehmung und damit auf das emotionale Gedächtnis 10, 26, 27. Häufig verwendete emotionale Reize sind Bilder von der Internationalen Affective Picture System (IAPS) 23 und Wörter aus dem Affective Normen für die englischen Wörter (NEU) 24. Dass die emotionalen Eigenschaften eines Reizes (siehe 25) zu definieren IAPS Bilder und ANEW Worte sind auf zwei wichtige affektive Dimension (- - Grad der Annehmlichkeit oder Unannehmlichkeit, und Erregung die emotionale Intensität, dh Valenz) gesteuert. Eine weitere Kategorie von Reizen häufig in Emotionsforschung verwendet werden menschliche Gesichter mit emotionalen Ausdrücken, wie uns die aus den Pictures of Facial Affect ( <a href="http://www.paulekman.com">http://www.paulekman.com</a> ) und die NimStim ( <a href="http://www.macbrain.org/">http://www.macbrain.org/</a> ) setzt. </li><li> Andere Faktoren, deren Manipulationen kann auch Auswirkungen auf die Gedächtnisleistung und damit dazu beitragen, die Vielseitigkeit dieses Protokoll gehören: a. Unterschiede in der Art der Codierung Aufgabe verwendet (dh zufällige 11, 13, 19 oder vorsätzliche 8, 20), b. die Kodierung Schwerpunkt in Bezug auf den emotionalen Gehalt der Reize (mit emotionalen 8, 11 oder non-emotionale Aspekte wie das Hauptaugenmerk 13, 19 ie) und c. die Art der Retrieval-Aufgabe verwendet werden (dh wieder zu 8, 11 oder Anerkennung 12, 20). Darüber hinaus Reizdauer wirkt sich auch auf die Gedächtnisleistung 21, und damit sollte es auch in Betracht gezogen werden, zusammen mit den oben genannten Faktoren. </li><li> Andere mögliche Störvariablen, wie die Anwesenheit von Menschen in und visuelle Komplexität der emotionalen und neutralen Bildern 11 sollte auch für die gesteuert werden. </li><li> Es ist wichtig, dass Speicher-Performance für die Bedingungen von Interesse in angemessener reicht, dass faire statistische Vergleiche von Verhaltenstherapie und Bildgebung des Gehirns Daten erlauben fällt. Zum Beispiel in unserem cued-Recall Aufgaben, war der Anteil der erinnerten und vergessenen Studien rund 50% 8, 11. Da jedoch in zwei-Choice-Aufgaben Anerkennung dieser Leistungsklasse in der Nähe Chance sein würde, ist insgesamt höheren Leistungsniveau zu erwarten. In diesem Fall kann fairen Vergleich zwischen erinnert und vergessen Bedingungen nach dem Zufallsprinzip eine kleinere Zahl von erinnerte Studien, um die Anzahl der vergessenen Studien gleichzusetzen erreicht werden. Darüber hinaus sollte eine Verbesserung der Wirkung von Emotionen auf das Gedächtnis auch in der Verhaltensdaten, die sich in größerer Anteil der erinnerten Studien für emotionale als für neutrale Elemente. </li><li> Es ist auch ratsam, die Stimmung Induktion vermieden werden, da diese auch beeinflussen können, die Leistung 22 sein. Dies kann durch Pseudo-Zufallszahlen-die emotionale Reize, um sicherzustellen, dass nicht mehr als 2-3 Reize der gleichen Wertigkeit nacheinander 11 dargestellt erfolgen. </li></ol> 2. Vorbereitung der Betreff für die Scan Alle Themen bieten informed consent vor dem Ausführen von dem experimentellen Protokoll, das von einem Ethikrat genehmigt wurde geschrieben. Vor dem Eintritt in die Scanning Zimmer <ol><li> Etwa 45 Minuten vor dem Scannen jedes Thema abgeschlossen Fragebögen an insgesamt emotionalen Zustand und Angst Level 28, 29 zu beurteilen. Diese ersten Einschätzungen sind in Kombination mit post-session Einschätzungen zum Screening von Veränderungen in der Stimmung / Angstzuständen als Folge der Teilnahme an der Studie. </li><li> Nach dem Ausfüllen der Fragebögen ist der Gegenstand der Scan-Verfahren unterrichtet wird und spezifische Anweisungen für das Verhalten Aufgabe. Das Thema füllt auch die eine kurze Trainingseinheit, um sich mit der Aufgabe. </li></ol> Eingabe des Scanning Zimmer <ol start="3"><li> Das Thema wird angewiesen, sich rücklings auf den Scan-Bett liegen, mit zusätzlichen Polsterung für den Kopf, und erhält einen Gehörschutz. Außerdem kann der nicht klebenden Seite der Länge des Bandes leicht rund um das Thema auf die Stirn zu minimieren Bewegung gewickelt werden. </li><li> Vor dem Scannen wird das Thema der rechten Hand auf eine Antwort Feld positioniert und die Antwort-Box getestet. Vor Beginn der Datenerhebung, sollte dafür gesorgt werden, dass das Thema kann die Projektion deutlich zu sehen sein. Ein Not-Aus-Taste ist in der Nähe des Subjekts freie Hand so platziert, dass er / sie keine dringende Notwendigkeit, um den Scanner zu stoppen hinweisen können. </li><li> In unseren Untersuchungen wurden Stimuli mit CIGAL, ein in-house Daten Präsentations-Software-Programm 30, aber auch andere Software zur Verfügung, einschließlich E-prime, SuperLab, Präsentation, und der Matlab-basierten Psychtoolbox. </li><li> Basierend auf unseren Untersuchungen, empfehlen wir, dass die Dauer der gescannten Aufgaben mit Emotion Stimulation sollte nicht länger als 1h, und die Gesamtzeit der Untersuchung sollte nicht länger als 2 Stunden, auch, wenn möglich, diese in klinischen Gruppen reduziert werden sollte 17. </li></ol> 3. Datenerfassung und-verarbeitung Scanparametern In der ursprünglichen Studie von Dolcos und Kollegen 11 wurden MRT-Daten auf einem 1,5-Tesla-Scanner GE gesammelt. TE = 40ms;; FOV Full-Hirn-Berichterstattung war über 34 zusammenhängende Gradienten-Echo echoplanar Bilder (EPI) empfindlich auf Blood Oxygen Level Dependent (BOLD) hingegen parallel zur AC-PC-Ebene in der axialen Ebene (TR = 3000ms definiert erworben = 64 2 Bildmatrix; FA = 90 °; Schichtdicke = 3,75 mm). Die Scan-Parameter verwendet hier gut geeignet sind, um Aktivierungen im medialen Temporallappen-(MTL) Strukturen zu identifizieren, aber auch andere Scan-Parameter für eine höhere räumliche Auflösung optimiert kann auch 33-35 verwendet werden. Post-Scanning Procedures <ol><li> Das Thema schließt Fragebögen an staatlichen Stimmung und Angst Ebenen zu bewerten und, wenn nicht vor dem Scan-Sitzung durchgeführt, Beurteilung von Persönlichkeitsmerkmalen (zB Neurotizismus, emotionale Erregbarkeit) kann auch abgeholt werden. </li><li> Wenn Abruf Tätigkeit nicht während des Scan-Sitzung aufgenommen wurde, kann der Retrieval-Aufgabe nach dem Scan-Sitzung durchgeführt werden, oder zu einem späteren Zeitpunkt. Wenn nicht bereits im Scanner durchgeführt wird, kann eine emotionale Bewertung Aufgabe verwendet werden, um das Thema der emotionalen Reaktion auf die Reize zu beurteilen. Auf diese Weise kann die Trennung von emotionalen und neutralen Kategorien auf der Grundlage der Teilnehmer bewerten getan werden, anstatt auf der Grundlage der normativen Werte. Allerdings sollte diese Aufgabe nach dem Retrieval-Aufgabe durchgeführt werden. </li><li> Zur Maximierung der Wirkung von Emotionen auf das Gedächtnis, braucht eine minimale Verzögerung von ~ 20 Minuten, um zwischen Kodierung und Abfrage 18 auftreten. Allerdings kann die Verzögerung sehr viel länger, von Minuten bis zu Tagen, Wochen und Monate, da die Auswirkungen von Emotionen auf das Gedächtnis kann dauerhafte und emotionale Erinnerung neigt dazu, Überstunden bestehen im Vergleich zu neutralen Erinnerung 12, 13. </li></ol> Der Memory Task- Der Schwerpunkt in der vorliegenden Protokoll basiert auf Ergebnissen einer Studie mit einer cued-Recall-Speicher-Test 11, in denen die Teilnehmer waren mit verbalen Hinweisen für jedes Bild zur Verfügung gestellt und sie mussten schriftlich Informationen über die Bilder, die sie sich erinnern konnte, liefern. Jedoch können auch andere Retrieval-Aufgaben verwendet werden. Von besonderer Bedeutung ist die sogenannte RK Paradigma 31, ein Speicher Anerkennung Aufgabe, in der Teilnehmer kategorisieren jedes abgerufene Element abhängig davon, ob sie sich erinnern spezifischen kontextuellen Details aus encoding (Remember Antworten) oder einfach nur das Gefühl der Vertrautheit, dass sie die Positionen anzutreffen ( Know Antworten). Gebrauchte mit fMRI und emotionale Reize, ermöglicht diese Aufgabe nicht nur die Dissoziation des neuronalen Korrelate der Erinnerung-vs Vertrautheit-Retrieval 32 aber auch Identifikation der unterschiedlichen Wirkungen von Emotionen auf diese beiden Arten des Abrufs und der damit verbundenen neuronalen Korrelate 12. fMRI Data Analysis Statistische Parametric Mapping (SPM: ( <a href="http://www.fil.ion.uc.uk/spm/">http://www.fil.ion.uc.uk/spm/</a> ) in Kombination mit in-house Matlab-basierte Tools wurden für die Datenanalyse verwendet Pre-Processing umfasst in der Regel:. Qualitätssicherung, Bild Ausrichtung, ist Bewegung Korrektur, Co-Registrierung, Normalisierung und Glättung (8 mm 3 Kernel), aber wenn-Analysen anatomisch definierten Regions of Interest (ROI) beinhalten, erhöhte räumliche Spezifität erreicht, wenn die Daten nicht geglättet und normiert (siehe 11). Individual-und Gruppen-Ebene statistische Analysen beinhalten Vergleiche Encoding / Retrieval Hirnaktivität bei zukünftigen mich aufMory Leistung. Die modulatorische Wirkung von Emotionen auf Speicher-bezogene Aktivität kann in Bereichen, in denen größere ES / Dm oder RS-Aktivität für emotionale als für neutrale Reize (siehe Abbildung 2) zu sehen. Ermittlungen gegen MTL Aktivität ermöglichen Identifizierung von funktionellen Dissoziationen, die den emotionalen Gehalt der Reize (emotionale vs neutral Speicher; 11) verbunden sind, wobei die Art des Gedächtnisses untersucht (Punkt vs Source-Speicher; 19), oder die Art des Abrufs Aufgabe (Erinnerung-vs Vertrautheit basierende, 12, 36). Untersuchung des Gehirns Regionen außerhalb des MTL besonders Zielgebiete im präfrontalen Kortex (PFC), die unterschiedlich in emotionale vs neutral Speicher 10, 20 beteiligt sind. <img src="/files/ftp_upload/2433/2433fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2. Identification of Memory-Related Hirnaktivität Anfällig für Emotion Modulation Neben die zur Identifizierung des Speicher-bezogene Aktivität des Gehirns, die empfindlich auf Emotionen Modulation (EmoDm / RS&gt; NeuDm / RS, das heißt, zeigt Emotionen x-Speicher-Wechselwirkungen) ist., Dieses Design auch ermöglicht die Identifizierung von Hirnregionen, deren Aktivität spiegelt Emotionen Auswirkungen auf die allgemeine / Wahrnehmungsverarbeitung [(Emotion R + Emotion F)&gt; (Neutral R + Neutral F), dh welche wesentlichen Auswirkungen von Emotion], sowie die allgemeinen Auswirkungen des Gedächtnisses [( Emotion R + Neutral R)&gt; (Emotion F + Neutral F), dh welche wesentlichen Auswirkungen der Erinnerung]. 4. Repräsentative Ergebnisse: Der Einsatz der SMP in Studien emotionales Gedächtnis hat sich in Licht auf die neuronalen Korrelate des Memory-Effekt der Emotion erfolgreich. Providing starke Unterstützung für die Modulation Hypothese 37, 38, haben Studien von Speicher-Kodierung Beweise dafür gefunden, unterstützt die Idee, dass Emotionen Gedächtnis durch modulatorische Einflüsse aus der Amygdala, einer Hirnregion, in emotion Verarbeitung beteiligt verstärkt auf Aktivität im Speicher-bezogene Hirnregionen, wie als medial-Temporallappen (MTL 11, siehe Abbildung 3) und dem präfrontalen Cortex (PFC 10). Darüber hinaus bieten Studien das Abrufen von Erinnerungen ein weiterer Beweis, dass die Modulation Hypothese gilt auch für Abruf, und dass verschiedene MTL Regionen sind unterschiedlich in Erinnerung-vs Vertrautheit basierende Abruf von emotional Speicher 12 beteiligt. <img src="/files/ftp_upload/2433/2433fig3.jpg" alt="Abbildung 3" /> Abbildung 3. Belege für die Modulation Hypothese. Die Unterstützung der Modulation Hypothese wurde die Memory-Effekt der Emotion mit erhöhtem ES / Dm-Aktivität (A) in und Interaktionen (B) zwischen der Amygdala und dem MTL-Memory-System (dargestellt in C &amp; D) zugeordnet . Die Balkendiagramme vergleichen Prozent Signaländerung für emotionale und neutrale ES / Dm, als von der Spitze Aktivierung Scheibe extrahiert und gemittelt über Hemisphären. Die Streudiagramme zeigen die Co-Variation zwischen ES / Dm Aktivität in der Amygdala und dem entorhinalen Kortex für emotionale und neutrale Bilder. ES / Dm = Encoding Success / Differenz aufgrund Memory. Von Dolcos et al. 11, mit freundlicher Genehmigung.

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M., Fleck, M. S., Cabeza, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Triple+Dissociation+in+the+Medial+Temporal+Lobes:+Recollection,+Familiarity,+and+Novelty.">Triple Dissociation in the Medial Temporal Lobes: Recollection, Familiarity, and Novelty.</a> Journal of Neurophysiology. 96, 1902-1911 (2006).</li><li>McGaugh, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memory--a+century+of+consolidation.">Memory--a century of consolidation.</a> Science. 287, 248-251 (2000).</li><li>McGaugh, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+amygdala+modulates+the+consolidation+of+memories+of+emotionally+arousing+experiences.">The amygdala modulates the consolidation of memories of emotionally arousing experiences.</a> Annu Rev Neurosci. 27, 1-28 (2004).</li></ol>

Diese experimentelle Protokoll ermöglicht Untersuchung der neuronalen Korrelate des Memory-Effekt der Emotion, durch die gezielte Trennung der Speicher-bezogene Aktivität des Gehirns, die anfällig für Modulation von Emotionen aus der Tätigkeit in Hirnregionen anfällig für Emotionen Modulation während general / Wahrnehmungsverarbeitung ist. Dieses Design wurde in Erweiterung der Kenntnisse über die neuronalen Mechanismen, die die Auswirkungen von Emotionen auf das Gedächtnis instrumental, und angesichts seiner ...

brain imaging investigation of the memory-enhancing effect of emotion

Emotionale Ereignisse neigen dazu, besser als nicht-emotionalen Ereignissen 1,2 in Erinnerung bleiben. Ein Ziel der kognitiven und affektiven Neurowissenschaft ist es, die neuronalen Mechanismen dieser Effekt der Emotion auf das Gedächtnis zu verstehen. Eine Methode, die sich als besonders einflussreich wurde in der Untersuchung der Speicher-steigernde Wirkung von Emotionen ist die so genannte nachträgliche Erinnerung Paradigma (SMP). Diese Methode wurde ursprünglich benutzt, um die neuronalen Korrelate von nicht-emotionalen Erinnerungen 3 zu untersuchen, und in jüngerer Zeit die wir und andere auch angewendet erfolgreich zum Studium der emotionalen Gedächtnis (reviewed in 4, 5-7). Hier beschreiben wir ein Protokoll, das ermöglicht Untersuchung der neuronalen Korrelate des Memory-Effekt der Emotion mit der SMP in Verbindung mit ereignisbezogene funktionelle Kernspintomographie (fMRI). Ein wichtiges Merkmal des SMP ist eine Trennung der Hirnaktivität spezifisch mit Speicher von mehr allgemeine Tätigkeit mit der Wahrnehmung assoziiert werden können. Darüber hinaus im Rahmen der Untersuchung der Auswirkungen von emotionalen Reizen, ermöglicht SMP Identifikation von Hirnregionen, deren Aktivität anfälliger für emotionale Modulation der sowohl allgemeine / Wahrnehmungs-und Speicher-spezifische Verarbeitung. Dieses Protokoll kann bei gesunden Probanden 8-15 verwendet werden, sowie in klinischen Patienten, wo es Veränderungen in der neuronalen Korrelate von Emotionen Wahrnehmung und Vorurteile in Erinnerung emotionale Ereignisse, wie sie unter Depressionen leiden und posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS ) 16, 17.

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Brain Imaging Investigation of the Memory-Enhancing Effect of Emotion

Wir präsentieren ein Protokoll, das die funktionelle Magnetresonanztomographie nutzt, um die neuronalen Korrelate des Memory-Effekt der Emotion zu untersuchen. Dieses Protokoll ermöglicht die Identifizierung der Hirnaktivität speziell für Speicher-bezogene Verarbeitung, im Gegensatz zu allgemeinen Wahrnehmungsverarbeitung verbunden und können mit gesunden und klinischen Populationen verwendet werden.

Brain Imaging Untersuchung der Memory-Effekt der Emotion

Emotional events tend to be better remembered than non-emotional events1,2. One goal of cognitive and affective neuroscientists is 
to understand the ...

brain-imaging-investigation-of-the-memory-enhancing-effect-of-emotion

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

16.2K Aufrufe.  University of Alberta. Wir präsentieren ein Protokoll, das die funktionelle Magnetresonanztomographie nutzt, um die neuronalen Korrelate des Memory-Effekt der Emotion zu untersuchen. Dieses Protokoll ermöglicht die Identifizierung der Hirnaktivität speziell für Speicher-bezogene Verarbeitung, im Gegensatz zu allgemeinen Wahrnehmungsverarbeitung verbunden und können mit gesunden und klinischen Populationen verwendet werden.

Serie: Brain Imaging Investigation of the Memory-Enhancing Effect of Emotion

Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Observing Virtual Social Interactions

The ability to gauge social interactions is crucial in the assessment of others&#x2019; intentions. Factors such as facial expressions and body language affect our decisions in personal and professional life alike 1. These "friend or foe" judgements are often based on first impressions, which in turn may affect our decisions to "approach or avoid". Previous studies investigating the neural correlates of social cognition tended to use static facial stimuli 2. Here, we illustrate an experimental design in which whole-body animated characters were used in conjunction with functional magnetic resonance imaging (fMRI) recordings. Fifteen participants were presented with short movie-clips of guest-host interactions in a business setting, while fMRI data were recorded; at the end of each movie, participants also provided ratings of the host behaviour. This design mimics more closely real-life situations, and hence may contribute to better understanding of the neural mechanisms of social interactions in healthy behaviour, and to gaining insight into possible causes of deficits in social behaviour in such clinical conditions as social anxiety and autism 3.

This article demonstrates an experimental design in which whole-body animated characters are used in conjunction with functional magnetic resonance imaging (fMRI) to investigate the neural correlates of observing virtual social interactions.

Brain Imaging Untersuchung der neuronalen Korrelate von Observing virtuellen sozialen Interaktionen

The ability to gauge social interactions is crucial in the assessment of others&#x2019; intentions. Factors such as facial expressions and body language ...

Forschung

Neurowissenschaften

Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Emotional Autobiographical Recollection

Recollection of emotional autobiographical memories (AMs) is important to healthy cognitive and affective functioning 1 - remembering positive AMs is associated with increased personal well-being and self-esteem 2, whereas remembering and ruminating on negative AMs may lead to affective disorders 3. Although significant progress has been made in understanding the brain mechanisms underlying AM retrieval in general (reviewed in 4, 5), less is known about the effect of emotion on the subjective re-experience of AMs and the associated neural correlates. This is in part due to the fact that, unlike the investigations of the emotion effect on memory for laboratory-based microevents (reviewed in 6, 7-9), often times AM studies do not have a clear focus on the emotional aspects of remembering personal events (but see 10). Here, we present a protocol that allows investigation of the neural correlates of recollecting emotional AMs using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Cues for these memories are collected prior to scanning by means of an autobiographical memory questionnaire (AMQ), therefore allowing for proper selection of emotional AMs based on their phenomenological properties (i.e., intensity, vividness, personal significance). This protocol can be used in healthy and clinical populations alike.

We present a protocol that allows investigation of the neural correlates of recollecting emotional autobiographical memories, using functional magnetic resonance imaging. This protocol can be used with both healthy and clinical participants.

Brain Imaging Untersuchung der neuronalen Korrelate der emotionalen Autobiographische Erinnerung

Recollection of emotional autobiographical memories (AMs) is important to healthy cognitive and affective functioning 1 - remembering positive AMs is ...

Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Emotion Regulation

The ability to control/regulate emotions is an important coping mechanism in the face of emotionally stressful situations. Although significant progress has been made in understanding conscious/deliberate emotion regulation (ER), less is known about non-conscious/automatic ER and the associated neural correlates. This is in part due to the problems inherent in the unitary concepts of automatic and conscious processing1. Here, we present a protocol that allows investigation of the neural correlates of both deliberate and automatic ER using functional magnetic resonance imaging (fMRI). This protocol allows new avenues of inquiry into various aspects of ER. For instance, the experimental design allows manipulation of the goal to regulate emotion (conscious vs. non-conscious), as well as the intensity of the emotional challenge (high vs. low). Moreover, it allows investigation of both immediate (emotion perception) and long-term effects (emotional memory) of ER strategies on emotion processing. Therefore, this protocol may contribute to better understanding of the neural mechanisms of emotion regulation in healthy behaviour, and to gaining insight into possible causes of deficits in depression and anxiety disorders in which emotion dysregulation is often among the core debilitating features.

We present a protocol that allows investigation of the neural correlates of deliberate and automatic emotion regulation, using functional magnetic resonance imaging. This protocol can be used in healthy participants, both young and older, as well as in clinical patients.

Brain Imaging Untersuchung der neuronalen Korrelate der Emotionsregulation

The ability to control/regulate emotions is an important coping mechanism in the face of emotionally stressful situations. Although significant progress ...

Brain Imaging Investigation of the Impairing Effect of Emotion on Cognition

Emotions can impact cognition by exerting both enhancing (e.g., better memory for emotional events) and impairing (e.g., increased emotional distractibility) effects (reviewed in 1). Complementing our recent protocol 2 describing a method that allows investigation of the neural correlates of the memory-enhancing effect of emotion (see also 1, 3-5), here we present a protocol that allows investigation of the neural correlates of the detrimental impact of emotion on cognition. The main feature of this method is that it allows identification of reciprocal modulations between activity in a ventral neural system, involved in 'hot' emotion processing (HotEmo system), and a dorsal system, involved in higher-level 'cold' cognitive/executive processing (ColdEx system), which are linked to cognitive performance and to individual variations in behavior (reviewed in 1). Since its initial introduction 6, this design has proven particularly versatile and influential in the elucidation of various aspects concerning the neural correlates of the detrimental impact of emotional distraction on cognition, with a focus on working memory (WM), and of coping with such distraction 7,11, in both healthy 8-11 and clinical participants 12-14.

We present a protocol that allows investigation of the neural mechanisms mediating the detrimental impact of emotion on cognition, using functional magnetic resonance imaging. This protocol can be used with both healthy and clinical participants.

Brain Imaging Untersuchung der beeinträchtigende Wirkung von Emotion auf Kognition

Emotions can impact cognition by exerting both enhancing (e.g., better memory for emotional events) and impairing (e.g., increased emotional ...

Enabling High Grayscale Resolution Displays and Accurate Response Time Measurements on Conventional Computers

Display systems based on conventional computer graphics cards are capable of generating images with 8-bit gray level resolution. However, most experiments in vision research require displays with more than 12 bits of luminance resolution. Several solutions are available. Bit++ 1 and DataPixx 2 use the Digital Visual Interface (DVI) output from graphics cards and high resolution (14 or 16-bit) digital-to-analog converters to drive analog display devices. The VideoSwitcher 3 described here combines analog video signals from the red and blue channels of graphics cards with different weights using a passive resister network 4 and an active circuit to deliver identical video signals to the three channels of color monitors. The method provides an inexpensive way to enable high-resolution monochromatic displays using conventional graphics cards and analog monitors. It can also provide trigger signals that can be used to mark stimulus onsets, making it easy to synchronize visual displays with physiological recordings or response time measurements.
Although computer keyboards and mice are frequently used in measuring response times (RT), the accuracy of these measurements is quite low. The RTbox is a specialized hardware and software solution for accurate RT measurements. Connected to the host computer through a USB connection, the driver of the RTbox is compatible with all conventional operating systems. It uses a microprocessor and high-resolution clock to record the identities and timing of button events, which are buffered until the host computer retrieves them. The recorded button events are not affected by potential timing uncertainties or biases associated with data transmission and processing in the host computer. The asynchronous storage greatly simplifies the design of user programs. Several methods are available to synchronize the clocks of the RTbox and the host computer. The RTbox can also receive external triggers and be used to measure RT with respect to external events. 
Both VideoSwitcher and RTbox are available for users to purchase. The relevant information and many demonstration programs can be found at <a href="http://lobes.usc.edu/">http://lobes.usc.edu/</a>.

Conventional computer hardware can not generate visual stimuli with sufficiently high grayscale resolution and measure response times with sufficient accuracy. We describe how to use the VideoSwitcher to produce high-resolution monochromatic displays, and the RTbox to measure response times with high accuracy on conventional computer hardware.

Enabling High Graustufen auflösende Displays und präzise Antwort Zeitmessungen auf herkömmlichen Computern

Display systems based on conventional computer graphics cards are capable of generating images with 8-bit gray level resolution. However, most experiments ...

Live Imaging of Mitosis in the Developing Mouse Embryonic Cortex

Although of short duration, mitosis is a complex and dynamic multi-step process fundamental for development of organs including the brain. In the developing cerebral cortex, abnormal mitosis of neural progenitors can cause defects in brain size and function. Hence, there is a critical need for tools to understand the mechanisms of neural progenitor mitosis. Cortical development in rodents is an outstanding model for studying this process. Neural progenitor mitosis is commonly examined in fixed brain sections. This protocol will describe in detail an approach for live imaging of mitosis in ex vivo embryonic brain slices. We will describe the critical steps for this procedure, which include: brain extraction, brain embedding, vibratome sectioning of brain slices, staining and culturing of slices, and time-lapse imaging. We will then demonstrate and describe in detail how to perform post-acquisition analysis of mitosis. We include representative results from this assay using the vital dye Syto11, transgenic mice (histone H2B-EGFP and centrin-EGFP), and in utero electroporation (mCherry-&#945;-tubulin). We will discuss how this procedure can be best optimized and how it can be modified for study of genetic regulation of mitosis. Live imaging of mitosis in brain slices is a flexible approach to assess the impact of age, anatomy, and genetic perturbation in a controlled environment, and to generate a large amount of data with high temporal and spatial resolution. Hence this protocol will complement existing tools for analysis of neural progenitor mitosis.

Neural progenitor mitosis is a critical parameter of neurogenesis. Much of our understanding of neural progenitor mitosis is based on analysis of fixed tissue. Live imaging in embryonic brain slices is a versatile technique to assess mitosis with high temporal and spatial resolution in a controlled environment.

Live-Imaging der Mitose in der Entwicklung von embryonalen Maus-Cortex

Although of short duration, mitosis is a complex and dynamic multi-step process fundamental for development of organs including the brain. In the ...

Live Imaging of the Ependymal Cilia in the Lateral Ventricles of the Mouse Brain

Multiciliated ependymal cells line the ventricles in the adult brain. Abnormal function or structure of ependymal cilia is associated with various neurological deficits. The current ex vivo live imaging of motile ependymal cilia technique allows for a detailed study of ciliary dynamics following several steps. These steps include: mice euthanasia with carbon dioxide according to protocols of The University of Toledo&#8217;s Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC); craniectomy followed by brain removal and sagittal brain dissection with a vibratome or sharp blade to obtain very thin sections through the brain lateral ventricles, where the ependymal cilia can be visualized. Incubation of the brain&#8217;s slices in a customized glass-bottom plate containing Dulbecco&#8217;s Modified Eagle&#8217;s Medium (DMEM)/High-Glucose at 37 &#176;C in the presence of 95%/5% O2/CO2 mixture is essential to keep the tissue alive during the experiment. A video of the cilia beating is then recorded using a high-resolution differential interference contrast microscope. The video is then analyzed frame by frame to calculate the ciliary beating frequency. This allows distinct classification of the ependymal cells into three categories or types based on their ciliary beating frequency and angle. Furthermore, this technique allows the use of high-speed fluorescence imaging analysis to characterize the unique intracellular calcium oscillation properties of ependymal cells as well as the effect of pharmacological agents on the calcium oscillations and the ciliary beating frequency. In addition, this technique is suitable for immunofluorescence imaging for ciliary structure and ciliary protein localization studies. This is particularly important in disease diagnosis and phenotype studies. The main limitation of the technique is attributed to the decrease in live motile cilia movement as the brain tissue starts to die.

Using high-resolution differential interference contrast (DIC) microscopy, an ex vivo observation of the beating of motile ependymal cilia located within the mouse brain ventricles is demonstrated by live-imaging. The technique allows a recording of the unique ciliary beating frequency and beating angle as well as their intracellular calcium oscillation pacing properties.

Live-Imaging des Ependymale Cilia in der Seitenventrikel des Maus-Gehirn-

Multiciliated ependymal cells line the ventricles in the adult brain. Abnormal function or structure of ependymal cilia is associated with various ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific frequency and in turn modulate ongoing cortical oscillatory activity. This neurotool allows the establishment of a causal link between endogenous oscillatory activity and behavior. Most of the tACS studies have shown online effects of tACS. However, little is known about the underlying action mechanisms of this technique because of the AC-induced artifacts on Electroencephalography (EEG) signals. Here we show a unique approach to investigate online physiological frequency-specific effects of tACS of the primary motor cortex (M1) by using single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to probe cortical excitability changes. In our setup, the TMS coil is placed over the tACS electrode while Motor Evoked Potentials (MEPs) are collected to test the effects of the ongoing M1-tACS. So far, this approach has mainly been used to study the visual and motor systems. However, the current tACS-TMS setup can pave the way for future investigations of cognitive functions. Therefore, we provide a step-by-step manual and video guidelines for the procedure.

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) allows the modulation of cortical excitability in a frequency-specific fashion. Here we show a unique approach which combines online tACS with single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) in order to "probe" cortical excitability by means of Motor Evoked Potentials.

Effekte der transkraniellen Wechselstrom Stimulation auf Primärbewegungsrinde durch Online-kombinierter Ansatz mit Transcranial magnetische Anregung

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Visualization of Amyloid &#946; Deposits in the Human Brain with Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Imaging Mass Spectrometry

The neuropathology of Alzheimer&#39;s disease (AD) is characterized by the accumulation and aggregation of amyloid &#946; (A&#946;) peptides into extracellular plaques of the brain. The A&#946; peptides, composed of 40 amino acids, are generated from amyloid precursor proteins (APP) by &#946;- and &#947;-secretases. A&#946; is deposited not only in cerebral parenchyma but also in leptomeningeal and cerebral vessel walls, known as cerebral amyloid angiopathy (CAA). While a variety of A&#946; peptides were identified, the detailed production and distribution of individual A&#946; peptides in pathological tissues of AD and CAA have not been fully addressed. Here, we develop a protocol of matrix-assisted laser desorption/ionization-based imaging mass spectrometry (MALDI-IMS) on human autopsy brain tissues to obtain comprehensive protein mapping. For this purpose, human cortical specimens were obtained from the Brain Bank at the Tokyo Metropolitan Institute of Gerontology. Frozen cryosections are cut and transferred to indium-tin-oxide (ITO)-coated glass slides. Spectra are acquired using the MALDI system with a spatial resolution up to 20 &#181;m. Sinapinic acid (SA) is uniformly deposited on the slide using either an automatic or a manual sprayer. With the current technical advantages of MALDI-IMS, a typical data set of various A&#946; species within the same sections of human autopsied brains can be obtained without specific probes. Furthermore, high-resolution (20 &#181;m) imaging of an AD brain and severe CAA sample clearly shows that A&#946;1-36 to A&#946;1-41 were deposited into leptomeningeal vessels, while A&#946;1-42 and A&#946;1-43 were deposited in cerebral parenchyma as senile plaque (SP). It is feasible to adopt MALDI-IMS as a standard approach in combination with clinical, genetic, and pathological observations in understanding the pathology of AD, CAA, and other neurological diseases based on the current strategy.

Molecular imaging with matrix-assisted laser desorption/ionization-based imaging mass spectrometry (MALDI-IMS) allows the simultaneous mapping of multiple analytes in biological samples. Here, we present a protocol for the detection and visualization of amyloid &#946; protein on brain tissues of Alzheimer&#39;s disease and cerebral amyloid angiopathy samples using MALDI-IMS.

Visualisierung von Amyloid-β-Einlagen in das menschliche Gehirn mit Matrix-unterstützte Laser Desorption/Ionisierung bildgebende Massenspektrometrie

The neuropathology of Alzheimer&#39;s disease (AD) is characterized by the accumulation and aggregation of amyloid &#946; (A&#946;) peptides into ...

Large-scale Three-dimensional Imaging of Cellular Organization in the Mouse Neocortex

The mammalian neocortex is composed of many types of excitatory and inhibitory neurons, each with specific electrophysiological and biochemical properties, synaptic connections, and in vivo functions, but their basic functional and anatomical organization from cellular to network scale is poorly understood. Here we describe a method for the three-dimensional imaging of fluorescently-labeled neurons across large areas of the brain for the investigation of the cortical cellular organization. Specific types of neurons are labeled by the injection of fluorescent retrograde neuronal tracers or expression of fluorescent proteins in transgenic mice. Block brain samples, e.g., a hemisphere, are prepared after fixation, made transparent with tissue clearing methods, and subjected to fluorescent immunolabeling of the specific cell types. Large areas are scanned using confocal or two-photon microscopes equipped with large working distance objectives and motorized stages. This method can resolve the periodic organization of the cell type-specific microcolumn functional modules in the mouse neocortex. The procedure can be useful for the study of three-dimensional cellular architecture in the diverse brain areas and other complex tissues.

Here we describe a procedure for tissue clearing, fluorescent labeling, and large-scale imaging of mouse brain tissue which, thereby, enables visualization of the three-dimensional organization of cell types in the neocortex.