The ultrastructural change of sciatic nerve and immunohistochemical changes of NGF, PCNA were studied at the transplanted segment of intravascular cultured neural stem cell in the rat sciatic nerve by 5 months after the sciatic nerve transection. The transplanted intravascular neural stem cells were differentiated into Schwann reals at the 20th day and these cells began to regenerate by the proliferation and hypertrophy. There were many remyelinating Schwann cells in the transplanted nerve in term of stimulation. According to NGF finding, we suggest preexisting Schwann cells may induce the differentiation of neural stem cells into regenerating Schwann cells. Electron microscopic changes were the remyelinating appearance, the increase of intraaxonal microtubules and enlarged mitochondria and contacting tell processes each other.
Acupuncture therapy has demonstrated efficacy in several clinical areas, and of these areas the understanding of pain has progressed immensely in the last two decades. The underlying mechanisms of acupuncture in general and the analgesic effect in particular are still not clearly delineated. The leading hypothesis include the effects of local stimulation, neuronal gating, release of endogenous opiates, and the placebo effect. Accumulating evidence suggests that the central nervous system(CNS) is essential for the processing of these effects, via its modulation of the autonomic nervous system, neuro-immune system, and hormonal regulation. These processes tap into basic survival mechanisms. As such, understanding the effects of acupuncture within a neuroscience-based framework becomes vital. We propose a model which incorporates the stress-induced hypothalamus-pituitary-adrenal axis(HPA-axis) model of Akil et al., the cholinergic anti-inflamatory observations of Tracey et al., and Petrovic et al.
Umair, Zobia;Kumar, Vijay;Goutam, Ravi Shankar;Kumar, Shiv;Lee, Unjoo;Kim, Jaebong
Molecules and Cells
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v.44
no.10
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pp.723-735
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2021
Spemann organizer is a center of dorsal mesoderm and itself retains the mesoderm character, but it has a stimulatory role for neighboring ectoderm cells in becoming neuroectoderm in gastrula embryos. Goosecoid (Gsc) overexpression in ventral region promotes secondary axis formation including neural tissues, but the role of gsc in neural specification could be indirect. We examined the neural inhibitory and stimulatory roles of gsc in the same cell and neighboring cells contexts. In the animal cap explant system, Gsc overexpression inhibited expression of neural specific genes including foxd4l1.1, zic3, ncam, and neurod. Genome-wide chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq) and promoter analysis of early neural genes of foxd4l1.1 and zic3 were performed to show that the neural inhibitory mode of gsc was direct. Site-directed mutagenesis and serially deleted construct studies of foxd4l1.1 promoter revealed that Gsc directly binds within the foxd4l1.1 promoter to repress its expression. Conjugation assay of animal cap explants was also performed to demonstrate an indirect neural stimulatory role for gsc. The genes for secretory molecules, Chordin and Noggin, were up-regulated in gsc injected cells with the neural fate only achieved in gsc uninjected neighboring cells. These experiments suggested that gsc regulates neuroectoderm formation negatively when expressed in the same cell and positively in neighboring cells via soluble factors. One is a direct suppressive circuit of neural genes in gsc expressing mesoderm cells and the other is an indirect stimulatory circuit for neurogenesis in neighboring ectoderm cells via secreted BMP antagonizers.
Kim, Hyungsuk;Kim, Ilsoo;Lee, Jaehyung;Lee, Hye-young;Lee, Eungjang;Jeong, Du-Won;Kim, Ju-Jin;Choi, Heon-Jin
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.407-407
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2014
Nanotechnology, especially vertically grown silicon nanowires, has gotten great attentions in biology due to characteristics of one dimensional nanostructure; controllable synthetic structure such as lengths, diameters, densities. Silicon nanowires are promising materials as nanoelectrodes due to their highly complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) - and bio-compatibility. Silicon nanowires are so intoxicated that are effective for bio molecular delivery and electrical stimulation. Vertical nanowires with integrated Au tips were fabricated for electrical intracellular interfacing with PC-12 cells. We have made synthesized two types of nanowire devices; one is multi-nanowires electrode for bio molecular sensing and electrical stimulation, and the other is single-nanowires electrode respectively. Here, we demonstrate that differentiation of Nerve Growth Factor (NGF) treated PC-12 cells can be promoted depending on different magnitudes of electrical stimulation and density of Si NWs. It was fabricated by both bottom-up and top-down approaches using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) with high vacuuming environment to electrically stimulate PC-12 cells. The effects of electrical stimulation with NGF on the morphological differentiation are observed by Scanning Electron Microscopy (SEM), and it induces neural outgrowth. Moreover, the cell cytosol can be dyed selectively depending on the degree of differentiation along with fluorescence microscopy measurement. Vertically grown silicon nanowires have further expected advantages in case of single nanowire fabrication, and will be able to expand its characteristics to diverse applications.
Objective: Post stroke motor recovery is facilitated by the brain reorganization or the neuroplastic changes. The therapeutic approach mentioned in the current case is one of the approaches for enhancing motor recovery by stimulating the damaged neural networks directing the motor behaviour of a person. The aim of the present study was to establish the changes in the balance and gait pattern of an individual through multi target stimulation of areas of cerebral cortex by utilising multichannel trans cranial direct current stimulation (M-tDCS) in a sub-acute stroke survivor. Design: A Case Report Methods: The present patient was the participant of the trial (CTRI/2021/02/031044).The patient was intervened with M-tDCS (anodes over left primary motor cortex that is C3 point and left dorsolateral prefrontal cortex i.e., F3 point and cathodes over supraorbital areas, Intensity - 1.2mA) for the duration of 20 minutes along with turbo med extern - an AFO to facilitate ankle dorsi flexion and conventional physiotherapy rehabilitation. The Fugl-Meyer assessment lower extremity (FMA-LE), Berg Balance Scale (BBS), Wisconsin Gait Scale (WGS) and the Stroke Specific Quality of Life (SSQOL) measures were used for outcome assessment. Baseline assessment was done on day 0 followed by assessment on 10 and 20 post intervention. Results: Improvement was seen in all the tools i.e. (FMA -LE), BBS, SSQOL and WGS over the time period of 20 days. Conclusions: M-tDCS resulted in improvement in gait parameters, balance and motor functions of lower extremity of the patient.
Central post-stroke pain (CPSP) is an incapacitating disorder that impacts a substantial proportion of stroke survivors and can diminish their quality of life. Conventional therapies for CPSP, including tricyclic antidepressants, anticonvulsants, and opioids, are frequently ineffective, necessitating the investigation of alternative therapeutic strategies. Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is now recognized as a promising noninvasive pain management method for CPSP. rTMS modulates neural activity through the administration of magnetic pulses to specific cortical regions. Trials analyzing the effects of rTMS on CPSP have generated various outcomes, but the evidence suggests possible analgesic benefits. In CPSP and other neuropathic pain conditions, high-frequency rTMS targeting the primary motor cortex (M1) with figure-eight coils has demonstrated significant pain alleviation. Due to its associaton with analgesic benefits, M1 is the most frequently targeted area. The duration and frequency of rTMS sessions, as well as the stimulation intensity, have been studied in an effort to optimize treatment outcomes. The short-term pain relief effects of rTMS have been observed, but the long-term effects (> 3 months) require further investigation. Aspects such as stimulation frequency, location, and treatment period can influence the efficacy of rTMS and ought to be considered while planning the procedure. Standardized guidelines for using rTMS in CPSP would optimize therapy protocols and improve patient outcomes. This review article provides an up-to-date overview of the incidence, clinical characteristics, outcome of rTMS in CPSP patients, and future perspective in the field.
Recently laser speckle contrast (LSC) imaging has become a widely used optical method for in vivo assessment of blood flow in the animal brain. LSC imaging is useful for monitoring brain hemodynamics with relatively high spatio-temporal resolution. A speckle contrast imaging system has been implemented with electrical sensory stimulation apparatus. LSC imaging is combined with optical intrinsic signal imaging in order to measure changes in cerebral blood flow as well as neural activity in response to electrical sensory stimulation applied to the hindlimb region of the mouse brain. We found that blood flow and oxygen consumption are correlated and both sides of hindlimb activation regions are symmetrically located. This apparatus could be used to monitor spatial or temporal responses of cerebral blood flow in animal disease models such as ischemic stroke or cortical spreading depression.
Kim, Susie;Na, Seung-In;Yang, Youngtae;Kim, Hyunjong;Kim, Taehoon;Cho, Jun Soo;Kim, Jinhyung;Chang, Jin Woo;Kim, Suhwan
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.17
no.1
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pp.129-140
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2017
In this paper, a $4{\times}32$-channel neural recording system capable of acquiring neural signals is introduced. Four 32-channel neural recording ICs, complex programmable logic devices (CPLDs), a micro controller unit (MCU) with USB interface, and a PC are used. Each neural recording IC, implemented in $0.18{\mu}m$ CMOS technology, includes 32 channels of analog front-ends (AFEs), a 32-to-1 analog multiplexer, and an analog-to-digital converter (ADC). The mid-band gain of the AFE is adjustable in four steps, and have a tunable bandwidth. The AFE has a mid-band gain of 54.5 dB to 65.7 dB and a bandwidth of 35.3 Hz to 5.8 kHz. The high-pass cutoff frequency of the AFE varies from 18.6 Hz to 154.7 Hz. The input-referred noise (IRN) of the AFE is $10.2{\mu}V_{rms}$. A high-resolution, low-power ADC with a high conversion speed achieves a signal-to-noise and distortion ratio (SNDR) of 50.63 dB and a spurious-free dynamic range (SFDR) of 63.88 dB, at a sampling-rate of 2.5 MS/s. The effectiveness of our neural recording system is validated in in-vivo recording of the primary somatosensory cortex of a rat.
Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive brain stimulation that is able to alter neuronal activity in particular brain regions. Many studies have researched how tDCS modulates neuronal activity and reorganizes neural networks. However it is difficult to conclude the effect of brain stimulation because the studies are heterogeneous with respect to the stimulation parameter as well as individual difference. It is not fully in agreement with the effects of brain stimulation. In particular few studies have researched the reason of variability of brain stimulation in response to time so far. The study investigated individual variability of brain stimulation based on circadian rhythm and chronotype. Participants were divided into two groups which are morning type and evening type. The experiment was conducted by Zoom meeting which is video meeting programs. Participants were sent experiment tool which are Muse(EEG device), tdcs device, cell phone and cell phone holder after manuals for experimental equipment were explained. Participants were required to make a phone in frount of a camera so that experimenter can monitor online EEG data. Two participants who was difficult to use experimental devices experimented in a laboratory setting where experimenter set up devices. For all participants the accuracy of 98% was achieved by SVM using leave one out cross validation in classification in the the effects of morning stimulation and the evening stimulation. For morning type, the accuracy of 92% and 96% was achieved in classification in the morning stimulation and the evening stimulation. For evening type, it was 94% accuracy in classification for the effect of brain stimulation in the morning and the evening. Feature importance was different both in classification in the morning stimulation and the evening stimulation for morning type and evening type. Results indicated that the effect of brain stimulation can be explained with brain state and trait. Our study results noted that the tDCS protocol for target state is manipulated by individual differences as well as target state.
Kim, Y.H.;Jung, S.D.;Lee, S.K.;Kim, H.J.;Byun, C.W.;Lee, J.I.;Song, K.B.;Kang, S.W.
Electronics and Telecommunications Trends
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v.35
no.3
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pp.98-110
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2020
Precise detection and modulation of electrical signal patterns passing through peripheral nerves connecting organs and brainstems, referred to as electroceuticals or bioelectronic medicines, have emerged as a new type of treatments for neural disorders and chronic diseases. With the rapid advancements in neural interface technologies, electroceuticals are the focus of treatments for these disorders or diseases. In this paper, we introduced electroceuticals as an extension of neuromodulation for the treatment of chronic diseases, such as diabetes, rheumatoid arthritis, obesity, and bladder dysfunction, without side effects that are unavoidably elicited when conventional drugs are taken. Further, this paper reviewed the anatomy of the peripheral nervous system, treatment examples for chronic diseases, technological demands for peripheral nerve interfacing, global R&D programs and market trends for electroceuticals, and prospects on electroceuticals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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