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Articles by Peter Brunner in JoVE
JoVE Neuroscience
Registrazione umani Electrocorticographic (ECOG) Segnali per la ricerca neuroscientifica e in tempo reale la mappatura funzionale corticale
1Wadsworth Center, New York State Department of Health, 2Department of Neurology, Albany Medical College, 3Department of Neurosurgery, Albany Medical College, 4Department of Neurosurgery, Washington University, 5Department of Biomed. Eng., Rensselaer Polytechnic Institute, 6Department of Biomed. Sci., State University of New York at Albany, 7Department of Elec. and Comp. Eng., University of Texas at El Paso
Vi presentiamo un metodo per raccogliere i segnali electrocorticographic a fini di ricerca da esseri umani che sono sottoposti a monitoraggio invasivo epilessia. Mostriamo come utilizzare il BCI2000 piattaforma software per la raccolta dati, elaborazione del segnale e la presentazione dello stimolo. In particolare, abbiamo dimostrato Sigfried, uno strumento basato su BCI2000 in tempo reale la mappatura funzionale del cervello.
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Rilevazione in Tempo Reale Delle Attività Relative All'evento Cerebrale
La complessità e la variazione interindividuale dei segnali cerebrali impedisce la rilevazione in tempo reale degli eventi in segnali grezzi. Per convertire questi segnali complessi in risultati che può essere capito facilmente, approcci attuali solitamente applicano metodi statistici ai dati dalle condizioni note dopo tutto sono stati raccolti dati. La capacità di fornire la visualizzazione significativa del complesso cervello segnali senza l'obbligo di raccogliere inizialmente dati da tutte le condizioni sarebbero fornire un nuovo strumento, essenzialmente una nuova tecnica di imaging, che potrebbe aprire nuove vie per lo studio delle funzioni cerebrali. Qui ci mostrano che un nuovo approccio di analisi, chiamato SIGFRIED, può superare questa grave limitazione dei metodi attuali. SIGFRIED può visualizzare le modifiche del segnale cerebrale senza la necessità di raccolta dati preliminare da tutte le condizioni. Questa capacità è particolarmente adatta per applicazioni in cui la raccolta completa dei dati previo è impossibile o poco pratica, come localizzazione intraoperatoria della funzione corticale o rilevamento di attacchi epilettici.
Una Procedura Pratica Per La Mappatura in Tempo Reale Funzionale Della Corteccia Eloquente Utilizzando Segnali Electrocorticographic Negli Esseri Umani
Mappatura funzionale della corteccia eloquente è spesso necessaria prima dell'intervento chirurgico invasivo, ma le attuali tecniche che derivano questo mapping hanno importanti limitazioni. In questo articolo, mostriamo la prima valutazione globale di un sistema di mappatura rapido, robusto e pratico che utilizza registrazioni passive di segnali electrocorticographic. Questa procedura di mappatura si basa sulle tecnologie BCI2000 e SIGFRIED che sviluppiamo sopra il passato parecchi anni. Nel nostro studio, abbiamo valutato 10 pazienti con epilessia da quattro diverse istituzioni e confrontato i risultati della nostra procedura con i risultati ottenuti mediante stimolazione elettrica corticale (ECS) mapping. I risultati mostrano che la nostra procedura deriva una mappa corticale motore funzionale in pochi minuti. Essi mostrano anche un sostanza concomitanza con i risultati ottenuti utilizzando ECS mapping. In particolare, rispetto alle mappe ECS, una valutazione successiva-neighbor mostrato no falsi negativi e solo 0,46 e 1.10% falsi positivi per le mappe di mano e la lingua, rispettivamente. In sintesi, ci dimostrano la prima valutazione globale di una procedura di mappatura pratica e robusta che potrebbe diventare un nuovo strumento per la pianificazione di interventi chirurgici invasivi cervello.
Passiva Identificazione in Tempo Reale Del Discorso E La Corteccia Motoria Durante Una Craniotomia Sveglio
Localizzazione precisa della corteccia eloquente è una necessità clinica prima della resezione chirurgiche adiacente al discorso o corteccia motoria. Nell'impostazione intraoperatoria, questo richiede tradizionalmente inducendo lesioni temporanee da stimolazione diretta electrocortical (DECS). Nel tentativo di aumentare l'efficienza e potenzialmente ridurre la quantità di stimolazione necessaria, abbiamo usato una procedura di mappatura passiva nella cornice di una craniotomia sveglio per tumore nella resezione di due pazienti. Abbiamo registrato segnali electrocorticographic (ECoG) dalla corteccia esposta, mentre i pazienti eseguiti semplici compiti motore e discorso diretto cue. SIGFRIED, una procedura per il rilevamento di eventi in tempo reale, è stato utilizzato per identificare le aree di attivazione corticale rilevando modulazioni correlate alle attività della banda di alta gamma ECoG. Output in tempo reale di SIGFRIED localizzato rapidamente aree motore e discorso della corteccia simile a quelli identificati dal DECS. In conclusione, in tempo reale identificazione passiva della funzione corticale usando SIGFRIED può servire come un utile complemento al mapping della stimolazione corticale nella regolazione intraoperatoria.
Atti Del Primo Workshop Internazionale Sui Progressi Della Electrocorticography
Nell'ottobre del 2009, un gruppo di neurologi, neurochirurghi, neuroscienziati computazionale e ingegneri riunivano agli sviluppi romanzo attuali trasformazione umana electrocorticography (ECoG) di là di sua pertinenza stabilito in epileptology clinica. Il contenuto del procedimento avanzato il ruolo di ECoG nella rilevazione di sequestro e previsione, neurocomportamentale ricerca, mappatura funzionale e tecnologia di interfaccia cervello-computer. L'incontro stabilito il fondamento per il futuro lavoro sulla metodologia e applicazione delle registrazioni di superficie del cervello.
Spatiotemporal Dynamics Di Attività Alta Gamma Electrocorticographic Durante La Ripetizione Della Parola Palesi E Segrete
Lingua è una delle abilità definizione degli esseri umani. Molti studi hanno caratterizzato il neural correlates dei diversi aspetti dell'elaborazione del linguaggio. Tuttavia, le tecniche di imaging in genere utilizzate in questi studi sono state limitate nella loro temporale o spaziale risoluzione. Registrazioni Electrocorticographic (ECoG) dalla superficie del cervello combinano alta spaziale con alta risoluzione temporale e quindi potrebbe essere un valido strumento per lo studio di correlati neurali della funzione del linguaggio. In questo studio, abbiamo definito il spatiotemporal dynamics dell'ECoG attività durante un compito di ripetizione di parola in nove soggetti umani. ECoG è stato registrato mentre ogni soggetto apertamente o velatamente ripetute parole che sono state presentate visivamente o auditorily. ECoG ampiezze della banda di alta gamma (HG) con fiducia revisioni neurale associata con presentazione di stimolo e risposta verbale del soggetto. Parola palese produzione era principalmente associato con cambiamenti di HG nelle parti superiore e media del lobo temporale, area di Wernicke, il giro sopramarginale, area di Broca, Corteccia premotoria (PMC), corteccia motoria primaria. Produzione di parola segreta era principalmente associato con cambiamenti di HG nel lobo temporale superiore e il giro sopramarginale. Acustica elaborazione da stimoli uditivi così come il soggetto propria voce ha provocato cambiamenti potenza HG nel lobo temporale superiore e area di Wernicke. In sintesi, questo studio rappresenta una completa caratterizzazione del discorso overt e covert utilizzando elettrofisiologica imaging ad alta risoluzione spaziale e temporale. E quindi integra i risultati di precedenti studi di neuroimaging della lingua e così più ulteriormente aggiunge all'attuale comprensione della parola elaborazione negli esseri umani.
Verso Un'interfaccia Cervello-computer Del Correttore Ortografico Sguardo Indipendente Dalla Matrice
Segnali Di Comunicazione Rapida Con Un Correttore Ortografico Di Matrix "P300" Utilizzando Electrocorticographic (ECoG)
Un'interfaccia cervello-computer (BCI) può fornire un canale di comunicazione non-muscolare a persone gravemente disabili. Una realizzazione particolare di un BCI è il correttore ortografico P300 matrix che è stata originariamente descritta da Farwell e Donchin (1988). Questo correttore ortografico utilizza potenziali evento-correlati (ERP) che includono l'ERP P300. Tutti i precedenti studi online del correttore ortografico di matrice P300 usato del cuoio capelluto-registrato elettroencefalografia (EEG) e sono stati limitati nelle loro prestazioni di comunicazione solo pochi caratteri al minuto. Nel nostro studio, abbiamo studiato la fattibilità dell'utilizzo di segnali electrocorticographic (ECoG) per il funzionamento online del correttore ortografico di matrice e determinato tassi di ortografia associato. Abbiamo usato il correttore ortografico di matrice che viene implementato nel sistema BCI2000. Questo correttore ortografico usato ECoG segnali che sono stati registrati dalle aree frontali, parietali e occipitali in un soggetto. Questo soggetto digitato un totale di 444 personaggi esperimenti online. I risultati hanno mostrato che il soggetto subito un tasso di 17 caratteri/min (cioè, 69 pezzi/min) e raggiunto un picco di 22 caratteri/min (cioè, 113 pezzi/min). Analisi dettagliata dei risultati suggerisce che ERPs sopra aree visive (cioè, potenziali evocati visivi) contribuiscono significativamente alla performance del correttore ortografico di matrice sistema BCI. I nostri risultati indicano anche potenziali motivi apparenti vantaggi nelle prestazioni di ortografia dell'ECoG rispetto all'EEG. Così, con ulteriore verifica a più soggetti, questi risultati possono estendere ulteriormente le opzioni di comunicazione per persone con gravi disabilità neuromuscolare.
Atti Del Secondo Workshop Internazionale Sui Progressi Della Electrocorticography
Il Second International Workshop on Advances in Electrocorticography (ECoG) è stato convocato in San Diego, CA, USA, il 11-12 novembre 2010. Tra questo incontro e l'evento inaugurale del 2009, un quadro molto più chiaro è stato emergenti della corticale ECoG fisiologia ed il relativo rapporto a cella singola registrazioni e potenziali di campo locale. Innovazioni in ingegneria materiale sono avanzare l'obiettivo di un'interfaccia di registrazione stabile a lungo termine. Continua evoluzione della tecnologia di interfaccia cervello-computer-driven ECoG è determinante l'innovazione nelle neuroprotesi. Miglioramenti nella strumentazione e metodologie statistiche continuano a delucidare ECoG correlates della normale funzione umana così come lo stato ictale. Questo documento procedimento riassume lo stato attuale di questa rapida evoluzione campo.
Neural Correlates Dell'attenzione Visivo-spaziale Dei Segnali Electrocorticographic Negli Esseri Umani
Attenzione è un meccanismo di selezione conoscitivo che alloca le risorse di elaborazione limitate del cervello per i flussi sensoriali più pertinenti ai nostri obiettivi immediati, quindi migliorare reattività e prestazioni comportamentali. I meccanismi neurali sottostanti di orientare l'attenzione sono distribuiti attraverso una rete capillare corticale. Mentre gli aspetti di questa rete sono state ampiamente studiati, dettagli circa le dinamiche elettrofisiologiche di questa rete sono scarse. In questo studio, abbiamo studiato reti attenzione utilizzando registrazioni electrocorticographic (ECoG) dalla superficie del cervello, che combinano un'ampia copertura territoriale con alta risoluzione temporale, in cinque soggetti umani. ECoG è stato registrato quando soggetti segretamente ha partecipato a una localizzazione spaziale e risposero alle modifiche di contrasto in presenza di distrattori in un'attività di ripasso Posner modificato. ECoG ampiezze nelle bande di alfa, beta e gamma identificato neurale cambiamenti associati con attenzione covert e motore preparazione o esecuzione delle diverse fasi dell'attività. I risultati mostrano che impegno attenzione era principalmente associato ECoG attività nelle cortecce visive, prefrontale, premotoria e parietale. Motore preparazione/esecuzione era associato ECoG attività in premotor/sensomotorio cortecce. In sintesi, i nostri risultati illustrano dinamica corticale ricco e distribuite che è associati a orientare l'attenzione e la successiva preparazione motore e l'esecuzione. Questi risultati sono ampiamente coerenti con ed espandere su studi di primate utilizzando registrazioni intracorticali e neuroimaging funzionale umano.
