Plasticity and dystonia: a hypothesis shrouded in variability.

Studying plasticity mechanisms with Professor John Rothwell was a shared highlight of our careers. In this article, we discuss non-invasive brain stimulation techniques which aim to induce and quantify plasticity, the mechanisms and nature of their inherent variability and use such observations to review the idea that excessive and abnormal plasticity is a pathophysiological substrate of dystonia. We have tried to define the tone of our review by a couple of Professor John Rothwell's many inspiring characteristics; his endless curiosity to refine knowledge and disease models by scientific exploration and his wise yet humble readiness to revise scientific doctrines when the evidence is supportive. We conclude that high variability of response to non-invasive brain stimulation plasticity protocols significantly clouds the interpretation of historical findings in dystonia research. There is an opportunity to wipe the slate clean of assumptions and armed with an informative literature in health, re-evaluate whether excessive plasticity has a causal role in the pathophysiology of dystonia

Electroencephalograms features of the early stage Parkinson’s disease

© 2014, Pleiades Publishing, Ltd. A new method for analyzing the time-frequency dynamics of brain’s background electrical activity is described. It is used to detect at least three main features of Parkinson’s disease (PD) in its early stages: (1) hemispheric asymmetry in the time-frequency characteristics (EEG) in the central recording areas of the motor cortex, (2) the emergence in these recording areas of EEG rhythms in the frequency range of 4–6 Hz and its relation to electromyograms (EMG) and the mechanical tremor of contralateral limbs in the case of tremor-dominant PD, and (3) the disruption of the dominant rhythm corresponding to views generally held on the disorganization of different systems in PD

ВЕТЕРИНАРНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОЛЕНЕВОДСТВА В РЕГИОНЕ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА РОССИИ

Objective of research. As deer are kept year-round on pasture (in summer in tundra in the northern coast of the Russian arctic; in winter – in forest-tundra and northern taiga), biogeocenosis and natural focality of most parasitic and infectious diseases were formed over the years. That should be considered when developing methods for combating them, and to determine the optimal timing of mass treatment and prevention measures.Materials and methods. The question naturally arises, which living and nonliving components ensure pathogen survivability, contribute to the emergence and spread of infectious and invasive diseases. Each disease is characterized by specific factors requiring careful examination and generalization based on the study of clinical records and epizootic diseases in reindeer of the European North of Russia.Results and discussion. Dominant diseases of reindeer in the European region ofNorthern Russia, requiring greater attention of veterinary experts and against which it is necessary to conduct a regular complex of veterinary, prevention and treatment measures are: anthrax, edemagenosis, cephenomiosis, necrobacillosis, echinococcosis, cysticercosis, rabies, leptospirosis, number of helminthoses (strongylatosis, monieziasis, echinococcosis, cysticercosis, etc.). This is a brucellosis-free region, and for many tens years no outbreaks of FMD were reported.  The vast majority of the tundra is located in the permafrost zone; the area is dotted with numerous canals, lakes, rivers, streams, marshes, between which in summer on shallow layered soil, grow bushes of willow, dwarf birch, berries, grass and lichen, the main food of deer. The fauna of the tundra is rich and diverse. Here live wolves, foxes, bears, rodents (lemmings, mice), rabbits, birds (geese, ducks, partridges, gulls) and other animals. In summer, "clouds" of midges (mosquitoes, midges, horseflies, flies) are flying in the air. In the region, there are still places virtually untouched by man.  However, in recent years, intensive industrial development of the region began to carry out exploration and extraction of oil, gas and other minerals. Oil and gas pipelines, roads, power lines are built which certainly cannot affect negatively the extremely vulnerable nature of the North. For example, reindeer moss trampled or torn down by moving offroaders can be restored only after 7-10 years. Summer season in the North is a very short period, there are usually few warm and sunny days. These negative factors lead to reduced pastures and do not contribute to the growth of the deer population, their health status and fatness.Цель исследования. Поскольку олени содержатся на круглогодовом выпасе (летом в тундре прибрежных районов Северных морей, зимой в лесотундре и северо-таёжной зоне), существует сложившийся годами биогеоценоз и природная очаговость большинства паразитарных и инфекционных заболеваний, что необходимо учитывать при разработке методов борьбы с ними, и определить оптимальные сроки проведения массовых лечебно-профилактических мероприятий. Материалы и методы. Естественно возникает вопрос, какие живые и неживые компоненты природы обеспечивают сохранность возбудителя болезни, способствуют возникновению и распространению инфекционных и инвазионных заболеваний. Для каждой болезни факторы индивидуальны, требуют внимательного изучения и обобщения на основе изучения истории болезней и эпизоотий в оленеводстве Европейского Севера России, что и представлено в настоящей работе. Результаты и обсуждение. Доминирующими болезнями оленей в регионе Европейского Севера России, требующими повышенного внимания ветеринарных специалистов и против которых необходимо регулярно проводить комплекс ветеринарно-профилактических и лечебных мероприятий являются: сибирская язва, эдемагеноз, цефеномиоз, некробактериоз, эхинококкоз, цистицеркоз, бешенство и дикование, лептоспироз, ряд гельминтозов (стронгилятозы, мониезиоз, эхинококкоз, цистицеркоз и др.). Регион благополучен по бруцеллёзу и уже десятки лет не отмечалось вспышек ящура.  Подавляющая часть тундры находится в зоне вечной мерзлоты; местность испещрена многочисленными протоками, озёрами, реками, ручьями, болотами, между которыми, на оттаивающем в летний период неглубоком слое почвы, растут кустарники ивняка, карликовых берёз, ягодника, трава и ягель, основной корм оленей. Животный мир тундры богат и разнообразен. Здесь уживаются волки, песцы, медведи, многочисленные грызуны (лемминги, мыши), зайцы, птицы (гуси, утки, куропатки, чайки) и пр. живность. В летний период в воздухе летает буквально «тучами» гнус (комары, мошки, слепни, мухи). В регионе имеются ещё места, практически, не тронутые человеком, однако, в последние годы началось интенсивное промышленное освоение края в целях поиска и добычи нефти, газа, других полезных ископаемых.  Прокладываются и строятся нефте- и газопроводы, дороги, ЛЭП и пр., что, безусловно не может не отразиться негативно на чрезвычайно ранимой природе Севера. Например, вытоптанный или порушенный при движении вездеходов ягель может восстановиться лишь через 7-10 лет. Летний период на Севере кратковременный и, как правило, с малым числом тёплых, солнечных дней. Все эти негативные факторы ведут к сокращению площадей пастбищ и не способствуют росту поголовья оленей, состоянию их здоровья и упитанности

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАДОНА НА РАДИАЦИОННУЮ ОБСТАНОВКУ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

The change in the radiation situation in the territory of Belarus has been assessed. It was shown that the radiation dose values connected with the Chernobyl accident were decreased and the relative value of the radon factor was increased. It was shown that these radiation factors have different trends in the territory of the Republic. There is a large irregular radon distribution in the territory of Belarus. The difference of the radon dose values in many regions of Belarus was more than in the absolute value of the Chernobyl caesium-137 dose. It is necessary that the radon influence on people must be taken into accountin the studies of biological and medical effects of radiation.Приводится анализ радиационной обстановки в Республике Беларусь, обусловленной чернобыльскими выпадениями и радоном. Показано, что при рассмотрении эффектов воздействия ионизирующего излучения на население следует учитывать не только чернобыльские выпадения, но и другие источники, в первую очередь, радон. Показана неравномерность распределения доз от радона по территории Беларуси, а также определяющее влияние радона на радиационную обстановку в большинстве административных районов страны, особенно за пределами территории сильного загрязнения чернобыльскими радионуклидами. Сделан вывод о необходимости обязательного учета радона при исследовании медико-биологических последствий облучения от техногенных и природных источников

Концентрация радона в воздухе помещений Витебской, Могилевской и Гомельской областей Беларуси и оценка дозы облучения населения радоном

The summarized data on indoor radon concentrations and estimated effective radon doses in the Vitebsk, Mogilev and Gomel regions of Belarus are presented. The passive track detector method was used to carry out the indoor radon monitoring. The measurement results are summarized in the geoinformation database. The map of the annual radon equivalent equilibrium concentrations distribution in administrative districts was created. The analysis of the results revealed that in 2.3, 1.3 and 0.4 % of dwelling of the Vitebsk, Mogilev and Gomel region correspondingly, the indoor radon equivalent equilibrium concentration exceeded the regulatory established limit of 200 Bq/m3. For effective planning of further radon monitoring, maps of absolute and relative number of measurements per administrative district were built. The calculated effective radon doses for the population and comparison to those from the “Chernobyl” radionuclides showed that radon is the main contributor to the public exposure.В работе представлены систематизированные данные о концентрации радона в воздухе помещений на территории Витебской, Могилевской и Гомельской областей Беларуси и проведена оценка вклада радона в годовую эффективную дозу облучения населения данных областей. Исследования проводились с использованием интегрального метода пассивной трековой радиометрии c применением твердотельных трековых детекторов альфа-частиц. По результатам измерений объемной активности радона актуализирована геоинформационная база данных и построена карта распределения значений среднегодовой эквивалентной равновесной объемной активности радона в воздухе помещений на территории Витебской, Могилевской и Гомельской областей. Анализ полученных результатов выявил 2,3, 1,3 и 0,4 % зданий соответственно в Витебской, Могилевской и Гомельской областях, в которых превышен нормируемый в Республике Беларусь уровень среднегодовой эквивалентной равновесной объемной активности радона в 200 Бк/м3. Для эффективного планирования дальнейших исследований построены карты распределения количества измерений по административным районам исследуемых областей. Анализ значений средних эффективных доз облучения населения «чернобыльскими» радионуклидами и радоном показал, что основной вклад в облучение населения Витебской, Могилевской и Гомельской областей вносит радон

РАДОН В ВОЗДУХЕ ЗДАНИЙ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ ВИТЕБСКОЙ ОБЛАСТИ

Radon from natural and anthropogenic radiation sources contributes significantly to the public exposure. For that reason, systematic radon monitoring is carried out in Belarus. The main source of radon in the air of premises is its emanation from the geological space under the buildings. The results of radon monitoring in 665 premises in 21 settlements of Vitebsk region are presented. The parameters investigated were: radon volumetric activity in the air of home accommodations and industrial premises (ОАRn), radon equivalent equilibrium volumetric activity and annual effective dose of public exposure due to radon-222 and its progenies (ERn). The excess values of radon volumetric activity in relation to the statutory criteria (200 Bq/m3 ) have been detected for 18 premises (2.7 %). Among them 16 are living accommodation and 2 are industrial premises. The weighted average annual effective dose of public exposure due to radon and its progenies in Vitebsk region is 4.5 mSv per year. Its value for Polatsk district is 2 mSv per year and 7.6 mSv per year – for Glubokae district. Maximum of the weighted average annual effective dose is reported for Garadok dictrict and it makes 32.4 mSv per year. The population exposure to radon and its progenies is the main dose forming factor in comparison with other natural and anthropogenic radiation sources, including exposure from Chernobyl radionuclides.Проведение систематических радонометрических исследований на территории Беларуси обусловлено значительным вкладом радона в облучение населения от природных и техногенных источников ионизирующего излучения. При этом основным источником поступления радона в воздух зданий является геологическое пространство под зданиями. Представлены данные, полученные при проведении мониторинга на территории 21 административного района Витебской области: объемная активность радона в воздухе жилых и административных зданий (ОАRn), эквивалентная равновесная объемная активность радона и годовая эффективная доза облучения населения (ERn), обусловленная радоном и дочерними продуктами его распада (ДПР). Общее количество обследованных помещений составило 665. Превышение нормируемого законодательством Республики Беларусь значения ЭРОАRn (200 Бк/м3 ) наблюдалось в 18 помещениях (2,7%), среди которых 16 – жилые дома, 2 – административные здания. Средневзвешенная годовая эффективная доза облучения населения Витебской области, обусловленная радоном и его ДПР, составляет 4,5 мЗв/год, при вариации в отдельных районах от 2 (Полоцкий район) до 7,6 мЗв/год (Глубокский район). Наибольшее значение ЕRn, равное 32,4 мЗв/год, наблюдается в административном помещении Городокского района. Показано, что облучение населения Витебской области радоном и его ДПР является основным дозообразующим фактором по сравнению со всеми остальными компонентами природного и техногенного радиоактивных излучений, включая облучение от чернобыльских радионуклидов.

РАДОН В ВОЗДУХЕ ЗДАНИЙ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ НА ТЕРРИТОРИИ БРЕСТСКОЙ ОБЛАСТИ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ РАДОНОМ-222 И ДОЧЕРНИМИ ПРОДУКТАМИ ЕГО РАСПАДА

The analysis of specific features of the geological structure within the Brest region territory has been performed, on the basis of which settlements for radon monitoring have been selected. The technique has been described and results of the volume activity of radon in air of living, public and industrial buildings, equivalent to equilibrium volume activity of radon (EROARn) and annual effective doses (ERn) population’s irradiation caused by radon and its decay products, have been shown. Average values in various administrative districts of Brest region are within the range from 15 to 60 Bq/m3 . The value of 200 Bq/m3 has been determined in one building of Kamenets district of Brest region. The maximum average of annual effective doses of population’s irradiation is from 6,8 to 13,9 m3v/year.Проведен анализ особенностей геологического строения территории Брестской области, на основе которого вы­браны населенные пункты для мониторинга радона. Описана методика и представлены результаты исследований объемной активности радона в воздухе жилых, общественных и производственных зданий, эквивалентной равновес­ной объемной активности радона (ЭРОАRn) и годовых эффективных доз (ERn) облучения населения, обусловленных радоном и его дочерними продуктами распада. Средние значения ЭРОАRn в различных административных районах Брестской области варьируются от 15 до 60 Бк/м3 . Значение ЭРОАRn более 200 Бк/м3 определено в одном помещении Каменецкого района Брестской области. Максимальные значения среднегодовых эффективных доз облучения насе­ления составляют от 6,8 до 13,9 мЗв/год.

Transcranial magnetic stimulation of the brain: What is stimulated? – A consensus and critical position paper

Copyright © 2022 The Author(s) and International Federation of Clinical Neurophysiology. Transcranial (electro)magnetic stimulation (TMS) is currently the method of choice to non-invasively induce neural activity in the human brain. A single transcranial stimulus induces a time-varying electric field in the brain that may evoke action potentials in cortical neurons. The spatial relationship between the locally induced electric field and the stimulated neurons determines axonal depolarization. The induced electric field is influenced by the conductive properties of the tissue compartments and is strongest in the superficial parts of the targeted cortical gyri and underlying white matter. TMS likely targets axons of both excitatory and inhibitory neurons. The propensity of individual axons to fire an action potential in response to TMS depends on their geometry, myelination and spatial relation to the imposed electric field and the physiological state of the neuron. The latter is determined by its transsynaptic dendritic and somatic inputs, intrinsic membrane potential and firing rate. Modeling work suggests that the primary target of TMS is axonal terminals in the crown top and lip regions of cortical gyri. The induced electric field may additionally excite bends of myelinated axons in the juxtacortical white matter below the gyral crown. Neuronal excitation spreads ortho- and antidromically along the stimulated axons and causes secondary excitation of connected neuronal populations within local intracortical microcircuits in the target area. Axonal and transsynaptic spread of excitation also occurs along cortico-cortical and cortico-subcortical connections, impacting on neuronal activity in the targeted network. Both local and remote neural excitation depend critically on the functional state of the stimulated target area and network. TMS also causes substantial direct co-stimulation of the peripheral nervous system. Peripheral co-excitation propagates centrally in auditory and somatosensory networks, but also produces brain responses in other networks subserving multisensory integration, orienting or arousal. The complexity of the response to TMS warrants cautious interpretation of its physiological and behavioural consequences, and a deeper understanding of the mechanistic underpinnings of TMS will be critical for advancing it as a scientific and therapeutic tool.Aman S. Aberra was supported by a U. S. A. National Science Foundation Graduate Research Fellowship (No. DGF 1106401). Andrea Antal has been supported by a grant of the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) of Germany (Grant 01GP2124B) and by a grant of the Lower Saxony Ministry of Science and Culture (Grant 76251-12-7/19 ZN 3456). Marco Davare has been supported by a BBSRC responsive mode grant. Klaus Funke has been supported by a grant of the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) of Germany (Grant 01EE1403B) as part of the German Center for Brain Stimulation (GCBS) and by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (Grants FU256/3-2; 122679504–SFB874). Mark Hallett is supported by the NINDS Intramural Program. Anke N. Karabanov holds a 4-year Sapere Aude Fellowship which is sponsored by the Independent Research Fund Denmark (Grant Nr. 0169-00027B). The sponsor had no direct involvement in the collection, analysis and interpretation of data and in the writing of the manuscript. Giacomo Koch has been supported by na EU grant H2020-EU.1.2.2. - FET Proactive (Neurotwin ID: 101017716). Sabine Meunier is Emeritus Research Director at INSERM, this has no direct involvement in the collection, analysis and interpretation of data and in the writing of the manuscript. Carlo Miniussi has been supported by a grant of the Caritro Foundation, Italy. Walter Paulus received grants from the Deutsche Forschungsgemeinschaft and BMBF. Angel V. Peterchev was supported by grants from the U. S. A. National Institutes of Health (Grants Nos. R01NS117405, R01NS088674, RF1MH114268, R01MH111865). Traian Popa has been supported by the Defitech Foundation and NIBS-iCog grant from the Swiss National Science Foundation. Hartwig R. Siebner holds a 5-year professorship in precision medicine at the Faculty of Health Sciences and Medicine, University of Copenhagen which is sponsored by the Lundbeck Foundation (Grant Nr. R186-2015-2138). The salary for Janine Kesselheim (PhD project) has been covered by a project grant “Biophysically adjusted state-informed cortex stimulation” (BASICS) funded by a synergy grant from Novo Nordisk Foundation (PI: Hartwig R Siebner, Interdisciplinary Synergy Program 2014; grant number NNF14OC001). Axel Thielscher has been supported by grants of the Lundbeck foundation (R118-A11308, R244-2017-196 and R313-2019-622). Yoshikazu Ugawa has been supported in part by grants from the Research Project Grant-in-aid for Scientific Research from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (Grants 15H05881, 16H05322, 19H01091, 20K07866). Ulf Ziemann received grants from the German Ministry of Education and Research (BMBF), European Research Council (ERC), and German Research Foundation (DFG)

Roadmap on organic inorganic hybrid perovskite semiconductors and devices

Metal halide perovskites are the first solution processed semiconductors that can compete in their functionality with conventional semiconductors, such as silicon. Over the past several years, perovskite semiconductors have reported breakthroughs in various optoelectronic devices, such as solar cells, photodetectors, light emitting and memory devices, and so on. Until now, perovskite semiconductors face challenges regarding their stability, reproducibility, and toxicity. In this Roadmap, we combine the expertise of chemistry, physics, and device engineering from leading experts in the perovskite research community to focus on the fundamental material properties, the fabrication methods, characterization and photophysical properties, perovskite devices, and current challenges in this field. We develop a comprehensive overview of the current state of the art and offer readers an informed perspective of where this field is heading and what challenges we have to overcome to get to successful commercializatio