Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

التحقيق في وظيفة من أعماق القشرية وتحت القشرية الهياكل عن طريق اللمسي كهربية: دروس من اللحاء الأمامي الحزامية

Published: April 15, 2015 doi: 10.3791/52773
Automatic Translation
1,3, 4, 1,3, 3, 2,3, 2,3, 2,3, 1,3, 1,3, 1,3
1Department of Neurosurgery, Columbia University Medical Center, New York Presbyterian Hospital, 2Department of Neurology, Columbia University Medical Center, New York Presbyterian Hospital, 3Columbia University Medical Center, New York Presbyterian Hospital, 4School of Medicine, King's College London

Summary

اللمسي كهربية (SEEG) هو أسلوب المنطوق المستخدمة في جراحة الصرع للمساعدة في توطين الاستيلاء البؤر. أنه يتيح أيضا فرصة فريدة للتحقيق في وظيفة الدماغ. نحن هنا تصف كيف SEEG يمكن استخدامها لتحقيق العمليات المعرفية في البشر.

Abstract

اللمسي كهربية (SEEG) هو أسلوب يستخدم في توطين بؤر الاستيلاء في المرضى الذين يعانون من الصرع المستعصية طبيا. ويشمل هذا الإجراء موضع المزمن من الأقطاب الكهربائية عمق متعددة في مناطق الدماغ لا يمكن الوصول إليها عادة عن طريق وضع تحت الجافية شبكة القطب. وبالتالي يوفر SEEG فرصة فريدة للتحقيق في وظيفة الدماغ. في هذه الورقة نظهر كيف SEEG يمكن استخدامها للتحقيق في دور القشرة الحزامية الأمامية الظهرية (DACC) في السيطرة المعرفية. نحن وتشمل وصفا للإجراءات SEEG، مما يدل على تنسيب الجراحي من الأقطاب الكهربائية. نحن تصف المكونات والعملية المطلوبة لتسجيل الإمكانات الميدانية المحلية (LFP) البيانات من بالتراضي مواضيع بينما كانوا يشاركون في مهمة السلوكية. في المثال المقدمة، والموضوعات تلعب مهمة التدخل المعرفية، وعلينا أن نظهر كيف يتم تسجيل الإشارات وتحليلها من الأقطاب الكهربائية في القشرة الحزامية الأمامية الظهرية، وهي منطقة intimتشارك ¢ الأمر في صنع القرار. نستنتج مع مزيد من الاقتراحات من الطرق التي هذه الطريقة يمكن أن تستخدم للتحقيق في العمليات المعرفية الإنسان.

Introduction

الصرع، اضطراب عصبي مشترك تتميز النوبات المتكررة متعددة على مر الزمن، ويمثل 1٪ من العبء العالمي للأمراض 1. الأدوية المضادة للصرع تفشل في السيطرة على المضبوطات في 20 - 30٪ من المرضى 2،3. في هؤلاء المرضى المستعصية طبيا، وغالبا ما يشار إلى جراحة الصرع 4،5. قرار المضي قدما في عملية جراحية يتطلب تحديد مكان وجود تركيز الاستيلاء، وهو شرط أساسي لصياغة خطة الجراحية. في البداية، وتستخدم تقنيات غير الغازية لlateralize وتوطين التركيز الحجز. كهربية (EEG)، على سبيل المثال، سجلت تدابير النشاط الكهربائي القشرية من أقطاب توضع على فروة الرأس، ويمكن في كثير من الأحيان توفر معلومات كافية عن مكان وجود التركيز الحجز. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) تظهر الآفات المنفصلة، ​​مثل التصلب قرن آمون، وعلم الأمراض الكلاسيكي ينظر في الشكل الأكثر شيوعا من داء الصرع المستعصية طبيا، تي إنسيemporal الصرع الفص (MTLE).

في كثير من الأحيان، ومع ذلك، فإن workup موسع غير قادر على تحديد التركيز الحجز. في هذه الحالات، مطلوب تخطيط كهربية قشر الدماغ الغازية (ECoG) مع أقطاب داخل المخ في توطين التركيز وتوجيه مزيد من العلاج الجراحي 6. ECoG هو أسلوب العصبية المستخدمة لقياس النشاط الكهربائي باستخدام أقطاب كهربية وضعت في اتصال مباشر مع الدماغ. شبكات أو شرائح من سطح يتم وضعها (تحت الجافية) الأقطاب الكهربائية على سطح الدماغ، وهي عملية تتطلب حج القحف (إزالة رفرف العظام) وفتح كبير من الجافية. يمكن وضع هذه الأقطاب السطح فوق المنطقة المفترضة (ق) من الاستيلاء البداية. وعبر نفق نهايات البعيدة للأقطاب من خلال فتحات صغيرة في الجلد ومتصلا أجهزة التسجيل في وحدة مراقبة الصرع (EMU). في EMU، يتم مراقبة المريض عن النشاط الاستيلاء السريري من خلال الفيديو المستمر والتسجيلات ECoG. هذا أنا تقنيةالصورة مفيدة لجمع طويلة الأجل (أيام إلى أسابيع) تسجيلات نشبي وشحنات كهربائية النشبات على مساحات واسعة نسبيا من سطح القشرية. في حين أن هذه التسجيلات داخل الجمجمة لا تقدر بثمن سريريا للتحقيق في بؤر الحجز ونشر، لأنها توفر لنا أيضا فرصة للتحقيق في وظيفة الادراك والفسيولوجيا العصبية لدى البشر تمر المهام السلوكية التي صممت خصيصا.

ECoG باستخدام أقطاب الشبكة تحت الجافية وقد استخدم للتحقيق في جوانب مختلفة من وظيفة القشرية، بما في ذلك تجهيز الحسي واللغة. باعتبارها واحدة من العديد من الأمثلة، تظاهر بوشار وآخرون التنسيق الزمني للعضلات الفم في تشكيل المقاطع للغة المنطوقة في القشرة الحسية البطنية، وهي منطقة على النحو المحدد في خطاب الإنسان الحسية القشرة 7. وعلاوة على ذلك، ECoG مع وضع شبكة تحت الجافية كما تم استخدامها لدراسة الآليات التي البشر قادرون على ATTENد لصوت معين ضمن حشد من الناس: ما يسمى "تأثير حفل كوكتيل" 8،9. وأظهرت تسجيلات ECoG أن هناك شريطين العصبية المتميزة التي تتبع حيوي تيارات الكلام، على حد سواء المنخفضة مرحلة التردد وارتفاع غاما التقلبات السعة، وأن هناك تجهيز مواقع متميزة - موقع واحد "تعديل" التي تتعقب كل من المتكلمين، و "الاختيار" واحد الموقع الذي يقيس المتكلم حضر 5.

تطبيق آخر الناشئة من ECoG مع وضع قطب كهربائي تحت الجافية هو إمكانية للاستخدام مع الدماغ واجهات الكمبيوتر (BCIS)، الذي "فك" نشاط الخلايا العصبية من أجل دفع ناتج الخارجي. هذه التكنولوجيا لديه القدرة على السماح للمرضى الذين يعانون من نزيف حاد في الدماغ أو إصابات في النخاع الشوكي على التواصل مع العالم والتعامل مع الأطراف الاصطناعية 10،11.

في حين تحت الجافية وضع الشبكة قد ساهم إلى حد كبير في فهمنا من السوبرالمناطق القشرية ficial ومفيد في تحديد البؤر المولدة للصرع القشرية، هذه التقنية لا تتطلب حج القحف والمخاطر المصاحبة لها، وتقتصر عادة على دراسة السطح الخارجي من الدماغ. كهربية المجسم (SEEG) هي تقنية تمكن من تقييم بؤر مولدة للصرع العميق 12. مع تاريخ طويل من الاستخدام في فرنسا وإيطاليا، كما يتزايد استخدامه في الولايات المتحدة (13). SEEG ينطوي على وضع أقطاب متعددة (عادة 10-16) في عمق جوهر الدماغ من خلال صغيرة (القليلة مم) الثقوب تويست حفر لدغ. وتشمل مزايا SEEG على تنسيب تحت الجافية شبكة طبيعته أقل الغازية، وسهولة فحص نصفي الكرة الأرضية الثنائية عند الحاجة، والقدرة على توليد خرائط ثلاثية الأبعاد للنشر الحجز. وعلاوة على ذلك، وهذه الأقطاب تتيح تحديد بؤر مولدة للصرع العميق التي كان من الصعب سابقا لتحديد مع أقطاب السطح. يقوم بتقديم هذا الإجراء أيضاوفاق الفرصة للتحقيق في الفسيولوجيا العصبية وظيفة الهياكل القشرية العميقة، مثل الجهاز الحوفي، القشرة mesoparietal، القشرة mesotemporal، والقشرة الأمامية المدارية، والتي كان من الصعب سابقا للتحقيق مباشرة في البشر.

توضح هذه الورقة كيف SEEG يمكن استخدامها لتحقيق وظيفة الادراك في ظهري القشرة الحزامية الأمامية (DACC). وDACC هي منطقة الدماغ التحقيق على نطاق واسع، وإنما هو أيضا واحدة من الأكثر فهما ضعيفا. تعتبر منطقة هامة لالإدراك البشري، فمن المرجح أن DACC غير مركزية لمعالجة العصبي ديناميكية من القرارات في سياق المطالب المتغيرة باستمرار التي تفرضها البيئة 14. وتشير الدراسات في كل من الرئيسيات والبشر 15،16 17 أن DACC يدمج المخاطر والمنافع المحتملة لعمل معين، وخاصة في حالات متعددة متعارضة في وقت واحد يطالب 18-21، ومodulates هذه القرارات في سياق الإجراءات السابقة ونتائجها 14،22،23.

تدخل متعدد المصدر المهام (MSIT)، وهي مهمة السلوكية ستروب تشبه، كثيرا ما يستخدم للتحقيق في معالجة الصراع في DACC. مهمة MSIT ينشط DACC من خلال تجنيد الخلايا العصبية المعنية في مجالات متعددة من المعالجة التي تخضع لرقابة DACC 24،25. هذه المهمة ينشط على وجه التحديد DACC عن طريق اختبار ملامح عملية صنع القرار، والكشف عن الهدف، والكشف عن الجدة، واكتشاف الخطأ، واختيار ردا على ذلك، والمنافسة التحفيز / الاستجابة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن المهمة MSIT يدخل أبعاد متعددة من التدخل المعرفي، والتي تستخدم في هذه الدراسة إلى التعرف DACC الاستجابات العصبية للمؤثرات متضاربة في وقت واحد باستخدام SEEG.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ضمان أن يتم مراجعة كل مريض لملاءمته للدراسة بحثية، ويجب أن يكون وافق المرضى المناسب للمشاركة في الدراسة وفقا للإجراءات IRB المحلية.

1. اختيار المريض لSEEG والبحوث

  1. اختيار المريض لSEEG
    ملاحظة: مرضى الصرع يجب تقييم سريريا من قبل فريق متعدد التخصصات يتكون من epileptologists، neuropsychologists والأعصاب.
    1. تأكد من أن المريض يعاني من الصرع البؤري صهر طبيا، الذي يعرف بأنه عدم الاستجابة للا يقل عن 2 المحاكمات كافية من الأدوية المضادة للصرع.
    2. تأكد من أن التقنيات غير الغازية قد فشلت في توطين بؤر مولدة للصرع.
    3. تأكيد مع فريق متعدد التخصصات المريض غير مناسب للتحقيق فقط مع أقطاب الشبكة تحت الجافية.
    4. تأكيد مع فريق متعدد التخصصات أن هناك اشتباه سريري منطقة مصادرة بداية عميقة.
    2. <لى> اختيار المريض لمهمة البحث
    1. تأكد من أن الموضوع هو تتراوح أعمارهم بين 13 و 65 عاما.
    2. الحصول على موافقة أو موافقة (جنبا إلى جنب مع موافقة الوالدين إذا كان أقل من سن 18 عاما) من المريض.
    3. ضمان أن الموضوعات التي هي قادرة على حضور لهذه المهمة والتعاون مع الاختبار.

2. إعداد وزرع تقنية

  1. إجراء T2 الحجمي وعلى النقيض تعزيز الحجمي T1 MRI قبل الجراحة ونقل الصور إلى برمجيات الملاحة المجسم، وفقا لبروتوكول الشركة الصانعة.
    1. التخطيط لأهداف عمق الكهربائي على أساس MRI والشك السريري للاستيلاء البؤر.
      ملاحظة: وتستند الأمثلة الواردة على برمجيات الملاحة BrainLab، وبالتالي فهي محددة لهذا النظام. ومع ذلك، يمكن أن تستخدم أي برنامج الملاحة المجسم للتخطيط عمق مسارات الكهربائي والتنسيب.
    2. تحديد المنطقة التشريحية للمصلحة كماالنقطة المستهدفة ضمن الدالة "التخطيط المجسم" في برمجيات الملاحة المجسم.
    3. على سبيل المثال، استخدم DACC كهدف من الفائدة. لتحديد مساره، اضغط على "المسار الجديد"، ثم اضغط على "الهدف" وانقر على DACC. توسيط الهدف في منتصف DACC من خلال دراسة DACC في جميع الطائرات 3 (محوري، الاكليلية والسهمي) والنقر على منتصف DACC في كل طائرة.
      1. تحديد نقطة الدخول على فروة الرأس ضمن الدالة "التخطيط المجسم" في برمجيات الملاحة المجسم.
    4. على سبيل المثال، اختيار نقطة على فروة الرأس التي يبدو أن أقصر الطرق إلى DACC. اضغط على "دخول" واختيار نقطة على فروة الرأس لجعل نقطة الدخول.
    5. انقر واسحب "استهداف" و "دخول" نقاط لتعديل مسار محددة لتجنب هياكل الأوعية الدموية القشرية وتحت القشرية وكذلك أي م بليغ المحتملينالمناطق rebral.
    6. أكرر لجميع الأهداف المخطط لها عمق القطب (الشكل 1).
    7. أعترف المريض صباح يوم الجراحة، وجلب إلى غرفة العمليات، ولحث تحت التخدير العام 26،27.
    8. إرفاق كوسمان روبرتس، ويلز (CRW) headframe المجسم إلى رأس المريض مع مسامير الجمجمة.
    9. الحصول على CT الحجمي مع headframe في المكان.
    10. تحميل الحجمي CT والرنين المغناطيسي الصور في برنامج الملاحة المجسم عبر "تحميل واستيراد" وظيفة.
    11. انقر على وظيفة "التعريب" ضمن برمجيات الملاحة المجسم.
    12. توطين headframe CRW عن طريق النقر على كل الصور التي يحددها برمجيات الملاحة المجسم كما تحتوي على headframe ومن ثم الضغط على زر "تعيين كالايزر".
    13. انقر على وظيفة "AC / PC التعريب" ضمن برمجيات الملاحة المجسم.
    14. الهويةentify والملتقيات الأمامية والخلفية على أساس موقعها التشريحي.
    15. تعيين الملتقيات الأمامي والخلفي عبر "تعيين AC نظام / PC" وظيفة ضمن برامج الملاحة المجسم.
    16. انقر على وظيفة "صورة فيوجن" داخل البرنامج الملاحة المجسم.
    17. دمج الصور CT مع الصور MRI في برمجيات الملاحة المجسم 28،29. انقر على تقرن CT الحجمي وصور الرنين المغناطيسي تحت "فيوجن" علامة التبويب ومن ثم انقر فوق "تلقائي فيوجن".
      ملاحظة: هذا يضع MRI ضمن إحداثيات إطار المجسم.
    18. انقر على وظيفة "التخطيط المجسم" ضمن برمجيات الملاحة المجسم وتأكيد مسارات مخططة من الخطوات 2.1.2 - 2.1.6.
    19. اختيار CT الحجمي كمرجع المجسم في إطار "وظائف المجسم" علامة التبويب.
    20. انقر على "طباعة" أيقونة في تيانه العمود الرأسي من الرموز لطباعة إحداثيات المجسم النهائية لكل عمق القطب مسار 30،31.
  2. تقنية زرع
    1. عودة المريض إلى غرفة العمليات بعد الاشعة المقطعية.
    2. إعداد وثنى الجراحي الميداني باستخدام أساليب عقيمة الروتينية 32،33.
    3. ضمان أن الفلوروسكوب هو في غرفة العمليات ورايات جنبا إلى جنب مع بقية الجراحي الميداني.
    4. باستخدام إحداثيات المجسم المطبوعة من الخطوة 2.1.20، تعيين الإحداثيات لأول القطب عمق على headframe.
      ملاحظة: يتم إعطاء الإحداثيات المجسم في 3 طائرات: الجانبي (خ)، الرأسي (ص) والأمامي الخلفي (ض). على سبيل المثال، الإحداثيات المطبوعة لهدف في حق DACC هي +48.2 مم AP، 6.6 ملم الجانبي و+2.2 مم عمودي. ثم يتم تعيين headframe لتلك الإحداثيات وفقا لذلك.
    5. تمديد guideblock وصولا الى الجلد وبمناسبة موقع الحفرة لدغ على الصورةكالبي مع قلم الوسم. إصلاح guideblock في مكان بناء على إحداثيات المجسم وعلى هذا النحو، لا معالم ضرورية للاحتفال شق.
    6. حقن 2-3 مل من 0.5٪ bupivicaine في 1: 100،000 التخفيف من الادرينالين في شق ملحوظ.
    7. جعل شق في فروة الرأس مع مشرط وصولا الى الجمجمة في شق ملحوظ.
    8. كوى الأدمة والأنسجة العميقة باستخدام الكي القطب توجه مع المسد المغلفة من أجل تقليل أي نزيف من الأوعية في الجلد أو الأنسجة تحت الجلد.
    9. حفر حفرة لدغ باستخدام 2.1 ملم تويست مثقاب في وسط الشق.
    10. فتح الجافية مع التحقيق الذي تجريه المسد جامدة. المسمار الترباس مرساة في الجمجمة. وضع مسبار قياس ما قبل مرود من خلال مرساة الترباس لجعل المسار لالقطب.
    11. دفع بعناية القطب إلى عمق محسوبة مسبقا. إحكام الغطاء الترباس مرساة وصولا الى تأمين القطب.
    12. كرر هذه العملية لجميعالأقطاب العمق.
    13. ضع الفلوروسكوب تحت والمحيطة رأس المريض في كل AP والطائرات الجانبية للحصول على صور جهاز أشعة للتأكد من مسارات التنسيب كافية من جميع الأقطاب.
    14. قم بتوصيل أقطاب كهربائية لنظام EEG السريري للتحقق من ممانعات المناسبة.
    15. يستيقظ المريض من التخدير ونقل إلى غرفة الإنعاش، وبعد ذلك إلى الاتحاد النقدي الأوروبي.
    16. في EMU، ومراقبة المريض عن طريق رصد الدوائر المغلقة للمضبوطات السريرية وعبر ECoG عن أدلة electrographic من المضبوطات.

3. السلوكية العمل والحصول على البيانات

  1. المهمة السلوكية
    1. البرنامج السلوكي مفتوحة على الكمبيوتر يخصص فقط لتشغيل البرنامج السلوكي.
      ملاحظة: التعليمات شريطة أن يتم على أساس MonkeyLogic، مجموعة أدوات MATLAB مصممة لعرض وتنفيذ المهام النفسية دقيقة زمنيا 34،35، وبالتالي فهي ليرة سوريةecific إلى أن منصة برمجيات السلوكية. يتم تشغيل هذا البرنامج على ماتلاب نسخة 2010A ويتطلب "بيانات اقتناء الأدوات." ومع ذلك، فإن أي منصة برمجيات السلوكية قادرة على تقديم مؤثرات بصرية وتسجيل بيانات الكهربية يمكن استخدامها.
    2. تعيين ملف الظروف مصممة لتشغيل المهمة MSIT لتشمل جميع أنواع محاكمة أربعة من التردد على قدم المساواة.
      ملاحظة: تتكون مهمة MSIT من تقديم هذا الموضوع مع جديلة من ثلاثة أرقام بين 0 و 3، حيث اثنين من الأرقام، و 'distractors، هي نفسها، ورقم واحد، و' الهدف '، هو مختلف.
      1. إرشاد الموضوع لتحديد "الهدف" عن طريق الضغط على زر المقابلة على زر مربع. إذا "1" هو الهدف، والزر الأيسر هو الخيار الصحيح. إذا "2"، الزر الأوسط، وإذا '3'، الزر الأيمن. '0' لا تتوافق مع زر ممكن (الشكل 2).
      2. اضغط على "تعيين الظروف" الزر، واختيار الملف المطلوب الشروط المنصوص عليها في الخطوة السابقة.
        ملاحظة: هناك نوعان من التدخل المعرفي التي تحفز على الصراع أثناء عملية صنع القرار. تحدث محاكمات تدخل حامي جناح الجيش عندما تكون ممكنة distractors (1 أو 2 أو 3، بدلا من 0) خيارات زر (على سبيل المثال، 121)، في حين تحدث محاكمات تدخل المكاني عندما يختلف الموقع المكاني عدد الهدف من الموقع استجابة (على سبيل المثال، 200 ، والتي على الزر الأوسط هو الرد الصحيح، على الرغم من أن العدد المستهدف هو في موقف اليسار). وهناك أربعة أنواع محاكمة على أساس وجود أو عدم وجود هذه الأنواع تدخل اثنين.
      3. اختبار شاشة العرض السلوكي بالنقر على "اختبار" في مربع العرض. يجب أن الشاشة تظهر على الشاشة في التحفيز البصري اختبار ل2-3 ثانية.
      4. توصيل الجهاز واجهة الموضوع (مربع زر) إلى مدخلات تناظرية على البياناتالاستحواذ مجلس على الكمبيوتر مخصصة لتسجيل بيانات الكهربية عبر ثلاثة كابلات BNC القياسية.
      5. ربط مربع الزر لمصدر للطاقة.
      6. ربط لوحة الحصول على البيانات إلى 512 قنوات معالج الإشارات العصبية عن طريق كابل الشريط انقسم الى 9 شرائط. وترتبط 8 من أشرطة لموانئ 0-7 على الجزء I الرقمية / O مجلس الحصول على البيانات أثناء توصيل الشريط ال 9 إلى ميناء 0 على الجزء الرابطة الرقمي للمجلس الحصول على البيانات.
        ملاحظة: أشرطة ترسل علامات 8 بت الرقمية (منافذ 0-7، رقمي I / O) والنبض القوية (منفذ 0، الرابطة الرقمية)، إلى معالج الإشارات العصبية.
      7. تعيين معدل أخذ العينات المطلوبة في البرامج العصبي إشارة المعالج.
        1. في هذا المثال، تعيين معدل أخذ العينات المطلوبة إلى 50،000 عينة في الثانية، اسم مستعار وهبوطا عينة على الانترنت إلى 1،000 عينة في الثانية. ضبط معدل العينة لتتناسب مع الأهداف المحددة للمهمة. ميلي ثانية واحدة الفرعي توقيت الدقةيتطلب نسبة عالية للغاية أخذ العينات.
      8. توصيل مكبر للصوت إلى معالج الإشارات العصبية عن طريق كابل الألياف البصرية.
      9. ربط معالج الإشارات العصبية إلى غاسل البيانات وبطاقة PCI البصرية في الكمبيوتر الحصول على البيانات العصبي عن طريق كابل الألياف البصرية.
    3. الحصول على البيانات
      1. استخدام تلاعب البحث عن EMU الكهربية التي تحتوي على معالج الإشارات العصبية 512 قناة لتجهيز وتصفية الرقمية، قبل تضخيم الإشارات الكهربائية من الأقطاب العمق.
        ملاحظة: في حين أن هناك 512 قنوات للتجهيز، في الممارسة العملية، هناك أبدا أكثر من 15-20 أقطاب كهربية وضعت لأغراض سريرية. ولذلك، فإننا نوصي تسجيل من أكبر عدد ممكن من الأقطاب كما ممكن حجم البيانات والتحليل المكاني ليست ابدا مشكلة.
      2. نقل جهاز الحفر إلى غرفة المريض، ضع رصد السلوكي أمام المريض على طاولة المحمولة والاتصال إلى الكمبيوتر السيطرة السلوكيةتشغيل البرنامج السلوكي باستخدام كابل DVI القياسي.
      3. ضع تلاعب تسجيل وراء أو إلى جانب السرير المريض من أجل البقاء غير مزعجة ممكن.
      4. ربط نظام البحوث إلى مربع الخائن الذي يفصل بين تسجيل البحثية من النظام السريري.
      5. المعلمات تسجيل سيطرة على استخدام إشارة العصبية برنامج معالج 34،35.
        ملاحظة: هذا النظام يمكن السيطرة ميلي ثانية واحدة من الباطن على الأحداث السلوكية 34،35. التزامن بين البيانات العصبية والسلوكية يمكن أن يتحقق مع أي البقول التناظرية الترميز لأحداث مهمة أو علامات الرقمية. كل من إشارات يمكن إرسالها إما من مخرجات الرقمية أو التناظرية على متن الحصول على البيانات إلى التناظرية أو المدخلات الرقمية على معالج الاشارات العصبية.
      6. تسليم المريض واجهة الجهاز الموضوع (مربع زر) وإعطاء الإرشادات المهمة.
      7. انقر على "تشغيل" لتشغيل المهمة.
      8. السماح للمريض لاستكمال 2 كتل من 150 محاكمات لكل منهما.

    4. تحليل البيانات

    1. حزمة البرامج المفتوحة التي تسمح لرؤية البيانات الكهربية.
      ملاحظة: التعليمات الواردة أدناه هي محددة لمطلب النسخة 2010A لكن أي البرمجيات التي تسمح لتصور والتلاعب في البيانات الكهربية يمكن استخدامها.
    2. ملف .edf مفتوحة تحتوي على بيانات الكهربية الخام من جلسة المحاكمة.
    3. تصور إشارة SEEG من الدورة لضمان عدم وجود قطعة أثرية واضحة مثل التصريف صرعي أو قطعة أثرية الحركة (الشكل 3A).
    4. تراكب النبضات توقيت من المهمة السلوكية على LFP الخام التتبع (الشكل 3B) لتوضيح كيفية البقول التناظرية يمكن أن تحدد بنية المحاكمة.
    5. باستخدام نبضات التوقيت، محاذاة التتبع SEEG لعرض جديلة لكل محاكمة (الشكل 3C).
    6. إزالة القيم المتطرفة (> 4 الانحرافات المعيارية)وآثار قطعة أثرية (الشكل 3D).
    7. حفظ جميع المحاكمات الانحياز في مصفوفة لإجراء المزيد من التحليلات (20 محاكمات معروضة مكدسة في الشكل 3E).
    8. متوسط ​​النشاط LFP عبر التجارب للحد من تأثير الضوضاء، وقطعة أثرية، أو النشاط EEG لا علاقة له المحفزات المقدمة، وزيادة إشارة من الفائدة (الشكل 3F).
    9. إنشاء الخام، الطيفية، وبلغ متوسط ​​محاكمة باستخدام التحليل الطيفي متعدد مدبب 36-38.
      ملاحظة: يمكن استخدام تحليل الوقت التردد من أجل التحقيق في ديناميات-الطيف الزمني محددة عبر التجارب واحد أو عدة. هذه الطريقة تمكن التحقيق من التذبذبات العصبية على ترددات مختلفة على مر الزمن.
    10. لوحة الإشارة من كل محاكمة مع أصفار لثاني أكبر قوة من 2 إلى تجنب الآثار الحافة.
    11. تطبيق 800 مللي انزلاق نافذة مع 5 التناقص التدريجي الرائدة ومنتج الوقت النطاق الترددي من 9 كل 10 مللي ثانية خلال مدة إشارة لخلق المواصفاتtrogram (الشكل 4A).
    12. مضاعفة سجل من الطيفية بنسبة 10 وتطبيع لعرض معلومات التردد العالي.
      ملاحظة: الطيفية يمكن تطبيع قبل توزيع الترددات النظري (أي كل قيمة تردد مرفوع إلى قوة سلبية 2) (الشكل 4B)، الطيف متوسط ​​بعض النشاط الأساسي (الشكل 4C)، أو عن طريق قسمة المتوسط ​​وطرح الانحراف المعياري للقيم في كل نطاق التردد (الشكل 4D). يسمح هذا الإجراء لفحص نطاقات التردد محددة في كل من الأشكال الخام وتطبيع مع مرور الوقت لإجراء تغييرات محددة لهذه المهمة. على سبيل المثال، غاما عالية تفعيل الفرقة - ويعتقد (70 150 هرتز)، والذي يظهر في الشكل 3E، لتعكس النشاط مثير المحلي من السكان المحليين الخلايا العصبية المحيطة القطب 39،40.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

مرة واحدة يتم اختيار المريض لSEEG القطب التنسيب، وقال انه / انها تخضع لعملية الحجمي T2 وT1 النقيض المعززة التصوير بالرنين المغناطيسي. ثم يتم التخطيط SEEG مسارات الكهربائي باستخدام الملاحة المجسم من متواليات MRI الحجمي (الشكل 1). هذا الأسلوب يسمح لجمع امكانات الحقل المحلية من البنى العميقة داخل القشرة المخية مثل الظهرية القشرة الحزامية الأمامية (مسار ضوء برتقالي، الشكل 1) التي من شأنها أن لا يكون ممكنا مع نموذجي وضع قطب كهربائي السطح. بعد العملية في EMU، والمريض ينفذ متعدد المصدر التدخل المهام (الشكل 2)، وتهدف إلى تنشيط الخلايا العصبية DACC. بعد عدد كاف من المحاكمات، وpreprocessed البيانات الميدانية المحلية المحتملة من الأقطاب SEEG في DACC من أجل التوفيق بين البيانات LFP لعرض جديلة لتحليل مغزى لاحقة (الشكل 3). وبالإضافة إلى ذلك، مرة واحدة الانحياز، البيانات LFP يمكن المتوسط ​​لدراسة تشاnges في الاستجابة الكهربية في المتوسط ​​بين أنواع محاكمة (الشكل 3F). بعد ذلك، يتم إجراء الطيفية متعددة تفتق للتحقيق التغييرات في نطاقات التردد على مر الزمن (الشكل 4). كما فروة الرأس الدراسات EEG تورط نطاقات ترددية مختلفة في النشاط ينظر في DACC، وتحليل وقت التردد هو وسيلة هامة لربط التغيرات الكهربية في DACC مع السلوك.

الشكل (1)
الشكل 1. تنظيم SEEG الكهربائي مسارات عن طريق اللمسي الإنتقال من الحجمي T1 التباين المحسن MRI. الأعلى اللوحة اليسرى. أعلى إلى أسفل ضوء وجه ثلاثة الأبعاد إعادة بنائها مع فرضه المخطط SEEG مسارات القطب. أعلى اليمين، اليسار السفلي، والألواح اليمنى السفلى. المحوري، وجهات النظر السهمي والاكليلية من المخطط مسارات القطب SEEG فرضه على MRI المريض. البرتقاليمسارات القطب تمثل زرع في القشرة الحزامية الأمامية على المستوى الثنائي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2. العمل التدخل متعدد المصدر. في البداية، وهذا الموضوع fixates على الصليب في منتصف الشاشة قبل جديلة التي تظهر. ثم تم عرض جديلة وموضوع يجب تحديد "الهدف" عدد، وهو رقم واحد يختلف اثنان الأرقام الأخرى المقدمة. موضوع يدل على الاختيار مع زر دفعة: الزر الأيسر إذا كان الهدف هو "1"، منتصف إذا "2" وإذا كان الحق "3." في هذا المثال، إذا كان الموضوع يضغط على الزر الأوسط، وقال انه / انها يظهر الرقم "2" باللون الأخضر، مشيرا إلى أنه / أنها قدمتالاختيار الصحيح. إذا هو / هي يختار أي من الأزرار الأخرى، "2" يظهر باللون الأحمر، مشيرا إلى خيارا غير صحيحة. تخضع المواد الدراسية أيضا التجارب التي لا تلقي الملاحظات valenced عن اختيارهم، وفي هذه الحالة "2" يظهر باللون الأزرق بغض النظر عما إذا كان الخيار هو الصحيح أم لا. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. تجهيزها SEEG البيانات. (A) جميع البيانات المسجلة من قناة واحدة في DACC. (ب) تسجيل لمدة دقيقة من الحزامية الأمامية القشرة مع نبضات توقيت مضافين للقيام بهذه المهمة السلوكية. (C) بيانات لكل محاكمة الانحياز على عرض جديلة. (D) بيانات لكلمحاكمة محاذاة على عرض جديلة مع القيم المتطرفة وآثار قطعة أثرية إزالتها. (E) LFP من 20 محاكمات الانحياز على عرض جديلة ومكدسة. F. بلغ متوسط ​​LFP الانحياز على عرض جديلة من الفص الجبهي الكهربائي وسطي. الخطوط المنقطة تمثل بداية نقطة التثبيت. الخطوط المتقطعة تمثل بداية جديلة. الخطوط تمثل متوسط ​​زمن الاستجابة منقط اندفاعة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4. تحليل الطيفي. (A) الخام بلغ متوسط ​​محاكمة متعددة تفتق-الطيفية محاذاة على جديلة. (ب) نفس الطيفية في وتطبيع قبل 1 / و 2. (C) نفس الطيفية في وتطبيع التي كتبها الطيف متوسط ​​من 500 مللي ثانية قبل احتسابالبريد جديلة. (D) نفس الطيفية في (A) من قبل تطبيع النطاق الترددي. (E) متوسط ​​عالية الطاقة gammaband لأطياف تطبيع وunnormalized. في جميع المؤامرات، الخطوط المنقطة تمثل بداية مرحلة التثبيت، والخطوط المتقطعة تمثل بداية جديلة، وخطوط منقط داش تمثل متوسط ​​زمن الاستجابة. القضبان الملونة تشير إلى العصابات غاما العالية المستخدمة في (E). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

في هذه الورقة تم استخدام SEEG للتحقيق في نشاط السكان العصبية المحلي داخل DACC خلال مهمة صنع القرار في البشر. وقد حققت الأعمال السابقة من نشاط الخلايا العصبية الفردية في DACC باستخدام التسجيلات microelectode أثناء العملية 14 وأظهر أن النشاط DACC وعن طريق التضمين النشاط السابق. دراسات مسرى مكروي تمكن التحقيق في النشاط ارتفاعه من الخلايا العصبية الفردية. SEEG يقيس LFPs، والتي ترتبط إلى إمكانات متشابك محصلتها عبر عدد كبير من الخلايا العصبية. وبالتالي يسمح SEEG الفرصة للتحقيق في نشاط الخلايا العصبية في وقت واحد السكان من عدة مناطق الدماغ.

عند استخدام تقنية السريرية مثل SEEG للتحقيق في المسائل العلمية، فمن الأهمية بمكان لضمان أولا أن المنطوق والبحوث خطط يتم محاذاة. المشكلة السريرية إلى حل ينطوي على تحديد منطقة بداية الاستيلاء المريض ووايليرة لبنانية دائما تأخذ الأسبقية. لأن تمليها خطة المنطوق التي كتبها الحاجة السريرية، فإنه لن يكون من الممكن دائما للتحقيق في مشكلة البحث نفسها مع كل حالة. وهكذا، وقد وضعنا سلسلة من المهام مصممة للإجابة على الأسئلة العلمية المنفصلة التي يمكن تكييفها لخطة المريض المنطوق اعتمادا على مناطق استجوابه مع الأقطاب الكهربائية.

في هذه الدراسة، تم استخدام البيانات SEEG LFP للتحقيق السيطرة المعرفية على الهدف موجها السلوك في القشرة الحزامية الأمامية الظهرية، بنية القشرية عميق في المنطقة الفص الجبهي وسطي يصعب التحقيق في البشر. يمكن أن يتم الحصول على البيانات LFP بها مع العديد من أنظمة مختلفة. وأحد الجوانب الحاسمة للنظر هو يجب أن يكون معدل أخذ العينات لأن هذا مرتفعة بما يكفي للحصول على إشارات فيها الباحث المهتمين. بشكل عام، يجب أن يكون معدل أخذ العينات أعلى أربع مرات من أعلى نطاق التردد قيد النظر. على سبيل المثال، إذا كان البحثإيه مهتم في النظر في إمكانات أثار (<50 هرتز)، وحاجة معدل أخذ العينات يكون فقط حوالي 200 عينات / ثانية. ومع ذلك، إذا كان السؤال العلمي ينطوي على دراسة النشاط غاما عالية (60-200 هرتز)، ينبغي أن يكون معدل أخذ العينات لا يقل عن 500 عينات / ثانية. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون النظام قادرا على تسجيل ما يكفي من الأقطاب كما يتم زرعها، والمرشحات الأجهزة على نظام الحصول على البيانات لا ينبغي استبعاد نطاقات التردد من الفائدة. على سبيل المثال، العديد من أنظمة لا تسجل الإشارات الحالية المباشرة. إذا كان الباحث المهتمين بدراسة إشارات بطيئة جدا، وقال انه / انها يجب استخدام نظام تسجيل مع منخفض بشكل مناسب تمريرة عالية تصفية الأجهزة. خلال مرحلة تحليل البيانات، فمن المهم لإزالة المحاكمات مع العابرين كبير جدا أو سريع وإزالة القنوات أو المحاكمات التي تظهر نشاط صرعي كما علم وظائف الأعضاء العادي من الصعب جدا للدراسة في وجود نشاط صرعي.

دور DACC في التنبؤ الخطأ 23،41 و15 في التكيف السلوكي في سياق المطالب المتنافسة 18-21، ردود متضاربة 42 و النشاط السابق 14،22،23، راسخة. ومع ذلك، نظرية موحدة ومتكاملة للآليات العصبية محددة من خلالها DACC ينظم السيطرة المعرفية لا تزال خاضعة للحدس نظرا لعدم وجود الأدلة التجريبية من الدراسات الإنسان التحقيق في هذه المجالات في وقت واحد 43،44. يوفر SEEG الفرصة للتحقيق في النشاط العصبي في DACC الإنسان، وبالتالي المساهمة في فهم متكامل وظيفة DACC.

SEEG يتيح الفرصة للتحقيق في المناطق القشرية الأخرى التي قد يكون من الصعب الوصول مع أقطاب السطح، مثل القشرة الأمامية المدارية (OFC)، الذي تورط في الجوانب العاطفية والقائم على مكافأة صنع القرار تم استكشافها في الدراسات التي تستخدم وحدة واحدة التسجيلات في الإثنين المكاكمفاتيح 45 ودراسات الاتصال في البشر باستخدام المرجحة نشر التصوير tractography 46. في حين ساهمت هذه الدراسات لنظرية وظيفة OFC في الإنسان 47 صنع القرار، هناك ندرة المؤلفات في البشر الذين يدرسون OFC ظيفة تحديدا 48. يوفر SEEG الفرصة لمعالجة هذه الفجوة المعرفية. وعلاوة على ذلك، SEEG يمكن استخدامها للتدليل على وظيفة من مناطق مختلفة من الجهاز الحوفي، ومجموعة من الهياكل القشرية وتحت القشرية العميقة المشاركة في المشاعر التجهيز، والألم، والخوف والسلبية تؤثر. وقد أظهرت إحدى هذه الدراسة SEEG التحقيق في استجابة من الجهاز الحوفي إلى وجوه تعبيرية أن الحصين واللوزة تحتوي على السكان العصبية المحددة التي تميز سعيدا من وجوه مخيفة، في حين تظهر السكان العصبية اللوزة لتتبع حكم ذاتي من هذه الوجوه العاطفية 49. ويعتقد الخلل في هذه المناطق لتكون متورطة في انشىاضطرابات إيتي 50 بما في ذلك الوسواس القهري 51، والدراسات SEEG توفر الفرصة لفهم المسارات العصبية المتضررة والفيزيولوجيا المرضية لهذه الاضطرابات في مزيد من التفاصيل.

وعلاوة على ذلك، SEEG يمكن استخدامها للتحقيق في precuneus، وهو الموقع الذي غالبا ما يتم استهداف خلال SEEG التحقيقات الصرع، ولكن نادرا ما مغطاة يزرع الشبكة تحت الجافية. ومن المفهوم وظيفة هذه المنطقة للpostero وسطي الجدارية الفص سيئة، وذلك أساسا بسبب موقعها التشريحي في عمق الشق بين نصفي المخ. وقد أظهرت دراسات التصوير وظيفية أن precuneus نشط في 'الوضع الافتراضي "أو واعية الدولة يستريح 52، في معالجة النفس 53-55، ومعالجة الذاكرة العرضية، بما في ذلك ذكريات السيرة الذاتية 56،57. ومع ذلك، منذ أن هذه النتائج تستند على دراسات محدودة في الرئيسيات والبشر غير البشرية، فهمنا للneurocoأهمية gnitive هذه المنطقة لا تزال في مهدها 58. مع SEEG، لدينا الآن القدرة على تحقيق نشاط الخلايا العصبية داخل precuneus في البشر مستيقظا، والتي قد توفر رؤية جديدة في وظيفة هذه المنطقة في الدماغ.

كما هو الحال مع أي تقنية، SEEG له حدود في كل من استحواذها واستخدامها. كأسلوب السريرية، ويقتصر ذلك بالضرورة من قبل كل من اختيار المريض وطبيعة السريرية لمرض الصرع المريض. في حين يمكن للباحثين تصميم عدد من المهام كمحاولة للتغلب على هذا القيد، والمناطق التشريحية درس سوف يكون دائما محدودة بسبب خطة المنطوق. وبالإضافة إلى ذلك، كما ذكر سابقا، سجل SEEG امكانات الحقل المحلية، التي تمثل إمكانات متشابك لخص العديد من الخلايا العصبية. وهكذا، لا يكون هذا الأسلوب القرار المكاني للواحدة تقنيات التسجيل الخلايا العصبية، ولا يمكن توفير بيانات عن نشاط أو عمل ارتفاعه الطول الموجي المحتملة. على هذا النحو، عند تصميم المهام لinvestigatالأسئلة العلمية الإلكترونية، فمن المهم التأكد من أن البيانات LFP يمكن الإجابة على السؤال من الفائدة.

في هذه الورقة، واستخدمت SEEG للتحقيق في الهياكل القشرية وتحت القشرية العميقة التي كان من الصعب سابقا للدراسة في موضوعات الإنسان مستيقظا. هذه الدراسات لديها القدرة على تعزيز فهمنا للعمليات المعرفية البشرية. كما أدرج SEEG متزايد كأداة ضمن عتاد برامج الصرع، فرصة من علماء الأعصاب لتسخير إمكاناتها لدراسة الدماغ البشري سوف تنمو بشكل كبير.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لديهم تضارب المصالح في الكشف عنها.

Acknowledgments

الكتاب ليس لديهم الاعترافات أو الإفصاحات المالية.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Trigger I/O cable Natus Medical Inc. 5029 PS2 to BNC cable
BNC cables for analog pulses Can be ordered from most electronics stores.
Power strip with surge protection and battery backup Tripp Lite SMART500RT1U UPC Power source and backup
National instruments multifunctional daq data acquisition box NI PCIe-6382 DAQ cards National Instruments PCIe-6382 w/ BNC 2090A PCI cards for behavioral control interface
Custom made button box - human interface device Any human interface device with three buttons may be used. Alternatively, 3 keyboard buttons may be used.
Xltek 128 channel clinical intracranial EEG monitoring system EMU128FS Natus Medical Inc. 002047c Clinical recording system
Subject monitor and associated cables for visual stimulus presentation Dell U2212HMc Most Monitors are adequate here.
Personal comptuer running behavioral software with DAQ cards installed Superlogics SL-2U-PD-Q87SLQ-BA Computer for recording neural data
Mains cable for monitor Usually comes with the monitor, can be purchased at any electronics store.
Monkey Logic software which runs on Matlab 2010A Free from MonkeyLogic website
MATLAB 2010a software with data acquisition toolbox Mathworks Matlab software
sEEG electrodes AD TECH or PMT AD TECH 2102-##-101 Platinum tip, diameter (0.89 mm, 1 mm, 1.1 mm), uninsulated length 2.3 mm; The ## in the catalog number indicates the number of contacts on the electrode (08, 10, 12, or 16)
Cabrio connectors PMT 2125-##-01 The ## in the catalog number indicates the number of contacts on the electrode (08, 10, 12, or 16)
Tucker Davis Technologies Amplifier Tucker Davs Technologies PZ5 preamplifier for neural data
Tucker Davis Technologies processor Tucker Davs Technologies RZ2 Neural signal processor for neural data
TuckerDavis Technologies data streamer Tucker Davs Technologies RS4 Data streamer and storage
Fiber optics cables to connect TDT systems Tucker Davs Technologies F05 Fiber optic cables for connecting Tucker Davis Technologies' prodcuts.
ribbon cable and snap serial connector for digital markers Can be ordered from ost electronics stores.
personal computer fro running TDT RPvdsEx and OpenEx software Superlogics SL-2U-PD-Q87SLQ-BA computer for behavioral control
middle atlantics server cabinet with casters Middle Atlantic Products PTRK-21 Server case to house all of the research items
Tucker Davis Technologies splitter box to split clinical and research recrodings Tucker Davs Technologies This splitter box is a semi-custom device. Researchers should consult the attending neurologists about splitting the research and clinical recordings in a way that doesn't interfere with clinical care.
Researcher monitor with requisite cables Dell U2212HMc Most Monitors are adequate here.
button box power source - 5 volts, 2 amperes Can be purchased at any electronics store.
TDT optical interface PCI card Tucker Davs Technologies P05

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Murray, C. J., Lopez, A. D., Jamison, D. T. The global burden of disease in 1990: summary results, sensitivity analysis and future directions. Bulletin of the World Health Organization. 72, 495 (1994).
  2. Berg, A. T. Understanding the delay before epilepsy surgery: who develops intractable focal epilepsy and when. CNS Spectr. 9, 136-144 (2004).
  3. Hauser, W. A. Epilepsy: frequency, causes and consequences. , Demos Press. (1990).
  4. Wiebe, S., Blume, W. T., Girvin, J. P., Eliasziw, M. A Randomized, Controlled Trial of Surgery for Temporal-Lobe Epilepsy. New England Journal of Medicine. 345, 311-318 (2001).
  5. Fisher, R. Electrical stimulation of the anterior nucleus of thalamus for treatment of refractory epilepsy. Epilepsia. 51, 899-908 (2010).
  6. Zumsteg, D., Wieser, H. G. Presurgical evaluation: current role of invasive EEG. Epilepsia. 41, Suppl 3. S55-S60 (2000).
  7. Bouchard, K. E., Mesgarani, N., Johnson, K., Chang, E. F. Functional organization of human sensorimotor cortex for speech articulation. Nature. 495, 327-332 (2013).
  8. Zion Golumbic, E. M. Mechanisms underlying selective neuronal tracking of attended speech at a 'cocktail party'. Neuron. 77, 980-991 (2013).
  9. Mesgarani, N., Chang, E. F. Selective cortical representation of attended speaker in multi-talker speech perception. Nature. 485, 233-236 (2012).
  10. Leuthardt, E. C., Miller, K. J., Schalk, G., Rao, R. P. N., Ojemann, J. G. Electrocorticography-based brain computer Interface-the seattle experience. Neural Systems and Rehabilitation Engineering, IEEE Transactions on. 14, 194-198 (2006).
  11. Leuthardt, E. C., Schalk, G., Wolpaw, J. R., Ojemann, J. G., Moran, D. W. A brain-computer interface using electrocorticographic signals in humans. Journal of neural engineering. 1, 63-71 (2004).
  12. Talairach, J. New approach to the neurosurgery of epilepsy. Stereotaxic methodology and therapeutic results. 1. Introduction and history. Neurochirurgie. 20, Suppl 1. 1-240 (1974).
  13. Gonzalez-Martinez, J. Stereotactic placement of depth electrodes in medically intractable epilepsy. Journal of neurosurgery. 120, 639-644 (2014).
  14. Sheth, S. A. Human dorsal anterior cingulate cortex neurons mediate ongoing behavioural adaptation. Nature. 488, 218-221 (2012).
  15. Hayden, B. Y., Platt, M. L. Neurons in anterior cingulate cortex multiplex information about reward and action. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 30, 3339-3346 (2010).
  16. Hayden, B. Y., Pearson, J. M., Platt, M. L. Fictive Reward Signals in the Anterior Cingulate Cortex. Science. 324, 948-950 (2009).
  17. Williams, Z. M., Bush, G., Rauch, S. L., Cosgrove, G. R., Eskandar, E. N. Human anterior cingulate neurons and the integration of monetary reward with motor responses. Nature neuroscience. 7, 1370-1375 (2004).
  18. Botvinick, M., Nystrom, L. E., Fissell, K., Carter, C. S., Cohen, J. D. Conflict monitoring versus selection-for-action in anterior cingulate cortex. Nature. 402, 179-181 (1999).
  19. Carter, C. S., Van Veen, V. Anterior cingulate cortex and conflict detection: an update of theory and data. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 7, 367-379 (2007).
  20. Botvinick, M. M., Cohen, J. D., Carter, C. S. Conflict monitoring and anterior cingulate cortex: an update. Trends in cognitive sciences. 8, 539-546 (2004).
  21. Veen, V., Carter, C. S. The anterior cingulate as a conflict monitor: fMRI and ERP studies. Physiology & Behavior. 77, 477-482 (2002).
  22. Kennerley, S. W., Walton, M. E., Behrens, T. E. J., Buckley, M. J., Rushworth, M. F. S. Optimal decision making and the anterior cingulate cortex. Nat Neurosci. 9, 940-947 (2006).
  23. Brown, J. W., Braver, T. S. Learned predictions of error likelihood in the anterior cingulate cortex. Science. 307, 1118-1121 (2005).
  24. Bush, G., Shin, L. M., Holmes, J., Rosen, B. R., Vogt, B. A. The Multi-Source Interference Task: validation study with fMRI in individual subjects. Mol Psychiatry. 8, 60-70 (2003).
  25. Bush, G., Shin, L. M. The Multi-Source Interference Task: an fMRI task that reliably activates the cingulo-frontal-parietal cognitive/attention network. Nature protocols. 1, 308-313 (2006).
  26. Candelaria, L. M., Smith, R. K. Propofol infusion technique for outpatient general anesthesia. J Oral Maxillofac Surg. 53, 124-128 (1995).
  27. Shafer, A., Doze, V. A., Shafer, S. L., White, P. F. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of propofol infusions during general anesthesia. Anesthesiology. 69, 348-356 (1988).
  28. Cohen, D. S., Lustgarten, J. H., Miller, E., Khandji, A. G., Goodman, R. R. Effects of coregistration of MR to CT images on MR stereotactic accuracy. J Neurosurg. 82, 772-779 (1995).
  29. Ken, S. Quantitative evaluation for brain CT/MRI coregistration based on maximization of mutual information in patients with focal epilepsy investigated with subdural electrodes. Magn Reson Imaging. 25, 883-888 (2007).
  30. Niemann, K., Naujokat, C., Pohl, G., Wollner, C., von Keyserlingk, D. Verification of the Schaltenbrand and Wahren stereotactic atlas. Acta neurochirurgica. 129, 72-81 (1994).
  31. Nowinski, W. L. Anatomical targeting in functional neurosurgery by the simultaneous use of multiple Schaltenbrand-Wahren brain atlas microseries. Stereotact Funct Neurosurg. 71, 103-116 (1998).
  32. Hopper, W. R., Moss, R. Common breaks in sterile technique: clinical perspectives and perioperative implications. AORN J. 91, 350-364 (2010).
  33. Mangram, A. J., Horan, T. C., Pearson, M. L., Silver, L. C., Jarvis, W. R. Guideline for prevention of surgical site infection. Hospital Infection Control Practices Advisory Committee. Infect Control Hosp Epidemiol. 20, 250-278 (1999).
  34. Asaad, W. F., Eskandar, E. N. A flexible software tool for temporally-precise behavioral control in Matlab. Journal of Neuroscience Methods. 174, 245-258 (2008).
  35. Asaad, W. F., Eskandar, E. N. Achieving behavioral control with millisecond resolution in a high-level programming environment. Journal of Neuroscience Methods. 173, 235-240 (2008).
  36. Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. Chronux: A platform for analyzing neural signals. Journal of Neuroscience Methods. 192, 146-151 (2010).
  37. Bokil, P. M. aH. Observed Brain Dynamics. , Oxford University Press. (2008).
  38. Chronux. , Available from: http://chronux.org (2014).
  39. Miller, K. J. Broadband Spectral Change: Evidence for a Macroscale Correlate of Population Firing Rate. The Journal of Neuroscience. 30, 6477-6479 (2010).
  40. Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents — EEG, ECoG, LFP and spikes. Nat Rev Neurosci. 13, 407-420 (2012).
  41. Carter, C. S. Anterior cingulate cortex, error detection, and the online monitoring of performance. Science. 280, 747-749 (1998).
  42. Botvinick, M., Nystrom, L. E., Fissell, K., Carter, C. S., Cohen, J. D. Conflict monitoring versus selection-for-action in anterior cingulate cortex. Nature. 402, 179-181 (1999).
  43. Holroyd, C. B., Coles, M. G. The neural basis of human error processing: reinforcement learning, dopamine, and the error-related negativity. Psychological review. 109, 679-709 (2002).
  44. Shenhav, A., Botvinick, M. M., Cohen, J. D. The expected value of control: an integrative theory of anterior cingulate cortex function. Neuron. 79, 217-240 (2013).
  45. Roesch, M. R., Olson, C. R. Neuronal Activity Related to Reward Value and Motivation in Primate Frontal Cortex. Science. 304, 307-310 (2004).
  46. Croxson, P. L. Quantitative Investigation of Connections of the Prefrontal Cortex in the Human and Macaque using Probabilistic Diffusion Tractography. The Journal of Neuroscience. 25, 8854-8866 (2005).
  47. Rushworth, M. F. S., Behrens, T. E. J., Rudebeck, P. H., Walton, M. E. Contrasting roles for cingulate and orbitofrontal cortex in decisions and social behaviour. Trends in Cognitive Sciences. 11, 168-176 (2007).
  48. Kawasaki, H. Single-neuron responses to emotional visual stimuli recorded in human ventral prefrontal cortex. Nat Neurosci. 4, 15-16 (2001).
  49. Wang, S. Neurons in the human amygdala selective for perceived emotion. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111, E3110-E3119 (2014).
  50. Milad, M. R., Rauch, S. L. The role of the orbitofrontal cortex in anxiety disorders. Annals of the New York Academy of Sciences. 1121, 546-561 (2007).
  51. Milad, M. R., Rauch, S. L. Obsessive-compulsive disorder: beyond segregated cortico-striatal pathways. Trends Cogn Sci. 16, 43-51 (2012).
  52. Raichle, M. E. A default mode of brain function. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98, 676-682 (2001).
  53. David, N. Neural representations of self versus other: visual-spatial perspective taking and agency in a virtual ball-tossing game. Journal of cognitive neuroscience. 18, 898-910 (2006).
  54. Kjaer, T. W., Nowak, M., Lou, H. C. Reflective self-awareness and conscious states: PET evidence for a common midline parietofrontal core. NeuroImage. 17, 1080-1086 (2002).
  55. Kircher, T. T. The neural correlates of intentional and incidental self processing. Neuropsychologia. 40, 683-692 (2002).
  56. Addis, D. R., McIntosh, A. R., Moscovitch, M., Crawley, A. P., McAndrews, M. P. Characterizing spatial and temporal features of autobiographical memory retrieval networks: a partial least squares approach. NeuroImage. 23, 1460-1471 (2004).
  57. Gilboa, A., Winocur, G., Grady, C. L., Hevenor, S. J., Moscovitch, M. Remembering our past: functional neuroanatomy of recollection of recent and very remote personal events. Cerebral cortex (New York, N.Y. : 1991). 14, 1214-1225 (2004).
  58. Cavanna, A. E., Trimble, M. R. The precuneus: a review of its functional anatomy and behavioural correlates. Brain: a journal of neurology. 129, 564-583 (2006).

Tags

علم الأعصاب، العدد 98، الصرع، كهربية المجسم، القشرة الحزامية الأمامية، وإمكانات الميدانية المحلية، وضع قطب كهربائي
التحقيق في وظيفة من أعماق القشرية وتحت القشرية الهياكل عن طريق اللمسي كهربية: دروس من اللحاء الأمامي الحزامية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

McGovern, R. A., Ratneswaren, T.,… More

McGovern, R. A., Ratneswaren, T., Smith, E. H., Russo, J. F., Jongeling, A. C., Bateman, L. M., Schevon, C. A., Feldstein, N. A., McKhann, II, G. M., Sheth, S. Investigating the Function of Deep Cortical and Subcortical Structures Using Stereotactic Electroencephalography: Lessons from the Anterior Cingulate Cortex. J. Vis. Exp. (98), e52773, doi:10.3791/52773 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter