Analysis and interpretation of functional MRI (fMRI) data have traditionally been based on identifying areas of significance on a thresholded statistical map of the entire imaged brain volume. This form of analysis can be likened to a "fishing expedition." As we become more knowledgeable about the structure-function relationships of different brain regions, tools for a priori hypothesis testing are needed. These tools must be able to generate region of interest masks for a priori hypothesis testing consistently and with minimal effort. Current tools that generate region of interest masks required for a priori hypothesis testing can be time-consuming and are often laboratory specific. In this paper we demonstrate a method of hypothesis-driven data analysis using an automated atlas-based masking technique. We provide a powerful method of probing fMRI data using automatically generated masks based on lobar anatomy, cortical and subcortical anatomy, and Brodmann areas. Hemisphere, lobar, anatomic label, tissue type, and Brodmann area atlases were generated in MNI space based on the Talairach Daemon. Additionally, we interfaced these multivolume atlases to a widely used fMRI software package, SPM99, and demonstrate the use of the atlas tool with representative fMRI data. This tool represents a necessary evolution in fMRI data analysis for testing of more spatially complex hypotheses.

The subjective experience of one's environment is constructed by interactions among sensory, cognitive, and affective processes. For centuries, meditation has been thought to influence such processes by enabling a nonevaluative representation of sensory events. To better understand how meditation influences the sensory experience, we used arterial spin labeling functional magnetic resonance imaging to assess the neural mechanisms by which mindfulness meditation influences pain in healthy human participants. After 4 d of mindfulness meditation training, meditating in the presence of noxious stimulation significantly reduced pain unpleasantness by 57% and pain intensity ratings by 40% when compared to rest. A two-factor repeated-measures ANOVA was used to identify interactions between meditation and pain-related brain activation. Meditation reduced pain-related activation of the contralateral primary somatosensory cortex. Multiple regression analysis was used to identify brain regions associated with individual differences in the magnitude of meditation-related pain reductions. Meditation-induced reductions in pain intensity ratings were associated with increased activity in the anterior cingulate cortex and anterior insula, areas involved in the cognitive regulation of nociceptive processing. Reductions in pain unpleasantness ratings were associated with orbitofrontal cortex activation, an area implicated in reframing the contextual evaluation of sensory events. Moreover, reductions in pain unpleasantness also were associated with thalamic deactivation, which may reflect a limbic gating mechanism involved in modifying interactions between afferent input and executive-order brain areas. Together, these data indicate that meditation engages multiple brain mechanisms that alter the construction of the subjectively available pain experience from afferent information.

Main contributors to adverse outcomes in severely burned pediatric patients are profound and complex metabolic changes in response to the initial injury. It is currently unknown how long these conditions persist beyond the acute phase post-injury. The aim of the present study was to examine the persistence of abnormalities of various clinical parameters commonly utilized to assess the degree hypermetabolic and inflammatory alterations in severely burned children for up to three years post-burn to identify patient specific therapeutic needs and interventions.Nine-hundred seventy-seven severely burned pediatric patients with burns over 30% of the total body surface admitted to our institution between 1998 and 2008 were enrolled in this study and compared to a cohort non-burned, non-injured children. Demographics and clinical outcomes, hypermetabolism, body composition, organ function, inflammatory and acute phase responses were determined at admission and subsequent regular intervals for up to 36 months post-burn. Statistical analysis was performed using One-way ANOVA, Student's t-test with Bonferroni correction where appropriate with significance accepted at p<0.05. Resting energy expenditure, body composition, metabolic markers, cardiac and organ function clearly demonstrated that burn caused profound alterations for up to three years post-burn demonstrating marked and prolonged hypermetabolism, p<0.05. Along with increased hypermetabolism, significant elevation of cortisol, catecholamines, cytokines, and acute phase proteins indicate that burn patients are in a hyperinflammatory state for up to three years post-burn p<0.05.Severe burn injury leads to a much more profound and prolonged hypermetabolic and hyperinflammatory response than previously shown. Given the tremendous adverse events associated with the hypermetabolic and hyperinflamamtory responses, we now identified treatment needs for severely burned patients for a much more prolonged time.

Multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) exhibit physical properties that render them ideal candidates for application as noninvasive mediators of photothermal cancer ablation. Here, we demonstrate that use of MWCNTs to generate heat in response to near-infrared radiation (NIR) results in thermal destruction of kidney cancer in vitro and in vivo. We document the thermal effects of the therapy through magnetic resonance temperature-mapping and heat shock protein-reactive immunohistochemistry. Our results demonstrate that use of MWCNTs enables ablation of tumors with low laser powers (3 W/cm 2 ) and very short treatment times (a single 30-sec treatment) with minimal local toxicity and no evident systemic toxicity. These treatment parameters resulted in complete ablation of tumors and a >3.5-month durable remission in 80% of mice treated with 100 μg of MWCNT. Use of MWCNTs with NIR may be effective in anticancer therapy.

Synaptotagmin 1 (Syt1) and Syt2 are the main Ca 2+ sensors triggering synchronous release in the brain. The Ca 2+ -sensitivity of Syt2-triggered release has been studied in detail. However, for Syt1, the dominating isoform in the neocortex, quantitative detail is lacking. We measured the Ca 2+ -dependency of Syt1-triggered release at layer 5 pyramidal neuron synapses by laser photolysis of caged Ca 2+ . Syt1-triggered release had high Ca 2+ affinity and positive cooperativity (EC 50 , 20 μM; Hill coefficient, 3.57). It was steep in a dynamic range between ∼10 and ∼30 μM that was covered by action potential-evoked release. A kinetic model reveals significant differences to models of Syt2-triggered release. Our results suggest that Syt1 optimizes neocortical synapses for high reliability at moderate local Ca 2+ elevations and for high plastic controllability.

Background: Cardiovascular disease remains the leading cause of death in women. Gender bias and blindness are coming into focus as relevant risk factors for patients. To date, there have been no studies that target surgeons’ potential gender bias in recognizing postoperative myocardial infarction (MI). Methods: An online clinical vignette describing a patient with postoperative MI was randomized for gender. Possible diagnoses, the next steps in management, and questions on gender bias were assessed. Results: A total of 205 surveys were analyzed. MI was recognized in 55.6% of the male case studies vs. 32.0% of the female case studies in the first question (p < 0.005). Cardiac diagnostics were initiated significantly more in male case studies (94% vs. 76%, p = 0.001). Female surgeons listed MI as the first diagnosis twice as often as male surgeons overall (43% vs. 23%, p = 0.027). Female surgeons were also more likely to mention MI across the survey at all compared to male surgeons (89% vs. 67%, p = 0.0002). Board-certified surgeons diagnosed MI by the end of the survey significantly more (88.2%) than residents (75.0%) and medical students (75.0%, p = 0.047). Conclusions: Overall, this study was able to demonstrate the presence of both gender bias and gender blindness in surgeons’ assessment of postoperative myocardial infarction symptoms with a clear disadvantage for female patients and a superior awareness for female surgeons.