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

الهدف العام من هذا الإجراء هو تسجيل الإشارات الفيزيولوجية الكهربائية من مناطق عميقة داخل الدماغ. ويتم تحقيق ذلك من خلال وضع الأقطاب الكهربائية أولاً في المناطق المستهدفة ذات الصلة. بعد ذلك، يتم إعداد منصة الحصول على البيانات بجانب سرير المريض، وفي الخطوة الأخيرة يتم توجيه المريض حول كيفية أداء مهمة معرفية بسيطة.

يتم تسجيل الإشارات الفيزيولوجية الكهربائية عبر الأقطاب الكهربائية أثناء قيام المريض بتنفيذ المهمة. وفي النهاية، يُستخدم التحليل الطيفي متعدد التضييق (multi tapered spectral analysis) لإظهار التباينات في نشاط جهد المجال المحلي في القشرة الحزامية الأمامية الظهرية، وذلك اعتماداً على درجة صعوبة المهمة المعرفية. وتكمن ميزة تخطيط الدماغ المجسم (stereo EEG) مقارنة بتقنيات التسجيل الأخرى، مثل زرع الشبكات تحت الجافية، في أنها تتيح لنا الوصول إلى البنى العميقة داخل الدماغ.

تعد هذه ميزة من الناحية السريرية عندما نعتقد أن النوبات قد تنشأ من هذه البنى العميقة، وكذلك من منظور بحثي، لأنها تتيح لنا الوصول إلى مناطق في الدماغ لا يمكننا الوصول إليها بخلاف ذلك. وبناءً على ذلك، فإن اختيار المريض أمر بالغ الأهمية لأن هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لتحديد موقع النوبات القادمة من البنى القشرية والتحت قشرية العميقة. ويمكن للتسجيلات من هذا النوع أن تساعدنا في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجال الصرع، على سبيل المثال، أين تبدأ النوبات؟

إلى أين تنتشر التشنجات، وكيف نقوم برسم خرائط لهذه المناطق؟ باستخدام تقنيات EEG القياسية، يمكن لهذه الطريقة أن توفر رؤى حول الصرع ومنشأ التشنجات، كما يمكننا تطبيقها على جوانب أخرى من العلوم العصبية مثل الإدراك والذاكرة والوعي الاجتماعي. وبشكل عام، سيواجه الأفراد الجدد في هذه الطريقة صعوبة في مكون اكتساب البيانات من هذه التقنية لأن عملية الحصول على الإشارات الفيزيولوجية الكهربائية يمكن أن تكون معقدة.

بعد إجراء التصوير المقطعي المحوسب (CT scan)، يُعاد المريض إلى غرفة العمليات ويتم تحضير المجال الجراحي وفقاً للطرق التعقيمية الروتينية. بعد ذلك، وباستخدام الإحداثيات التجسيمية المطبوعة من الفحص، يتم ضبط إحداثيات القطب العميق الأول على إطار الرأس في المستويين الرأسي الجانبي والأمامي الخلفي. يتم التحقق من الإحداثيات وتعديلها إذا لزم الأمر من قبل جراح مساعد. وباستخدام محطة عمل حاسوبية في غرفة العمليات، يتم استخدام كتلة التوجيه لتحديد موقع الإدخال على الجلد وتمييز هذا الموضع باستخدام قلم تحديد.

احقن من 1 إلى 2 ملليلتر من التخدير الموضعي في مكان الشق المحدد. بعد ذلك، استخدم مشرطًا رقم 11 لإحداث شق بسيط في مكان الشق المحدد وصولاً إلى الجمجمة، واستخدم كيّاً أحادي القطب موجهًا بواسطة مشغل مغلف لكيّ الأدمة والأنسجة العميقة باستخدام الكتلة الدليلية. وللحفاظ على المسار الصحيح، قم بعمل ثقب باستخدام ريشة مثقاب لولبية بقطر 2.1 ملم ومثقاب كهربائي يدوي.

افتح الأم الجافية باستخدام الكي أحادي القطب بتوجيه من مسبار تشغيلي صلب ومغلف، مع الاستمرار في توجيه المسار باستخدام كتلة التوجيه. قم بربط مسمار تثبيت في الثقب ووضع مسبار سلكي مُقاس مسبقاً عبر مسمار التثبيت لإنشاء مسار للقطب الكهربائي. ثم قم بتقديم القطب الكهربائي بعناية إلى العمق المحسوب مسبقاً، مع إحكام ربط غطاء مسمار التثبيت لتثبيت القطب الكهربائي بمجرد استقراره في موضعه.

لضمان مسار وضع ملائم لجميع الأقطاب الكهربائية، قم بإدخال جهاز التنظير التألقي المغطى بوشاح معقم إلى المجال الجراحي والحصول على صورة تنظير تألقي أمامية خلفية (AP). ثم قم بتوصيل الأقطاب الكهربائية بنظام تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) السريري للتحقق من المعاوقات المناسبة. ضع الضمادة.

قم بإزالة الإطار الرأسي للتوجيه المجسم، وأيقظ المريض من التخدير. ولإعداد المهمة السلوكية، افتح البرنامج السلوكي المناسب وقم بتعيين ملف الظروف المصمم لتشغيل مهمة التداخل متعدد المصادر. ولتضمين جميع أنواع التجارب الأربعة بترددات متساوية، اضغط على زر تعيين الظروف لاختيار ملف الظروف المطلوب.

بعد ذلك، انقر فوق "test" في مربع العرض لاختبار شاشة عرض السلوك. يجب أن يظهر المثير البصري التجريبي لمدة تتراوح بين ثانيتين وثلاث ثوانٍ. بعد ذلك، قم بتوصيل صندوق الأزرار بالمدخلات التناظرية في لوحة الحصول على البيانات وبمصدر طاقة.

استخدم كابل شريطي مقسم إلى تسعة أشرطة لتوصيل ثمانية من هذه الأشرطة بالمنافذ من صفر إلى سبعة في جزء الإدخال/الإخراج الرقمي (digital IO) بلوحة الحصول على البيانات. قم بتوصيل الشريط التاسع بالمنفذ صفر في جزء PFI الرقمي باللوحة. بعد ذلك، قم بتعيين معدل أخذ العينات المطلوب في برنامج معالج الإشارات العصبية.

على سبيل المثال، يتم هنا ضبط معدل أخذ العينات المطلوب عند 50,000 عينة في الثانية مع تعيين قيمة alias و down sample online عند 1000 عينة في الثانية. أكمل عملية الإعداد بتوصيل المضخم بمعالج الإشارات العصبية عبر كابل ألياف ضوئية، وتوصيل معالج الإشارات العصبية بجهاز تدفق البيانات وبطاقة PCI الضوئية في كمبيوتر الحصول على البيانات العصبية عبر كابل ألياف ضوئية. إن مفتاح ضمان نجاح عملية الحصول على البيانات هو اختبار إعداد معالجة الإشارات قبل الدخول إلى غرفة المريض لضمان سير عملية التسجيل بسلاسة.

عندما تصبح شاشة المراقبة السلوكية جاهزة، انقل منصة البحث إلى غرفة المريض، مع وضع الشاشة أمام المريض على طاولة متنقلة. صِل الشاشة بجهاز الكمبيوتر الخاص بالتحكم السلوكي باستخدام كابل DVI قياسي، وضع منصة التسجيل في مكان غير لافت للنظر.

بعد ذلك، قم بتوصيل نظام البحث بصندوق الموزع الذي يفصل تسجيل البحث عن النظام السريري. ثم سلم صندوق الأزرار للمريض واطلب منه تحديد الهدف بالضغط على الزر المقابل. وأخيرًا، انقر فوق "تشغيل" (run) لبدء المهمة والسماح للمريض بإكمال مجموعتين تتكون كل منهما من 150 تجربة، مع استخدام برنامج معالج الإشارات العصبية للتحكم في معلمات التسجيل.

بمجرد اختيار المريض لوضع أقطاب تخطيط كهربائية الدماغ بالتوجيه المجسم، يتم إجراء تصوير بالرنين المغناطيسي حجمي بزمنين للاسترخاء T2 و T1 مع تعزيز التباين. بعد ذلك، يتم تخطيط مسارات أقطاب تخطيط كهربائية الدماغ بالتوجيه المجسم باستخدام الملاحة المجسمة لتسلسلات التصوير بالرنين المغناطيسي الحجمية. تسهل هذه التقنية جمع إمكانات المجال المحلي من تراكيب عميقة داخل القشرة، مثل القشرة الحزامية الأمامية الظهرية كما هو موضح هنا، وهو أمر لن يكون ممكناً باستخدام وضع الأقطاب السطحية التقليدي.

بعد إجراء عدد كافٍ من تجارب مهام التداخل متعدد المصادر، يتمت معالجة بيانات الجهد الميداني المحلي المستمدة من أقطاب تخطيط كهربائية الدماغ بالتوجيه المجسم في القشرة الحزامية الأمامية الظهرية مسبقاً لمحاذاة بيانات الجهد الميداني المحلي مع عرض Q لإجراء المزيد من التحليلات اللاحقة. وعلاوة على ذلك، وبمجرد محاذاة بيانات الجهد الميداني المحلي، يمكن حساب متوسطها لفحص التغيرات في متوسط الاستجابة الكهرومغناطيسية بين أنواع التجارب. ولاحقاً، يتم إنشاء مخططات طيفية متعددة المستدقات (multi taper spectrograms) لاستقصاء التغيرات في نطاقات التردد بمرور الوقت.

في الواقع، فقد أشارت دراسات تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) من فروة الرأس إلى تورط نطاقات ترددية مختلفة في النشاط الملحوظ في القشرة الحزامية الأمامية الظهرية. ويعد تحليل التردد الزمني طريقة مهمة لربط التغيرات الفيزيولوجية الكهربائية الملحوظة في القشرة الحزامية الأمامية الظهرية بالسلوك المقابل المناسب. وبمجرد إتقان هذه الطريقة، فإنها تستغرق حوالي ساعتين إلى ثلاث ساعات مع حدوث مضاعفات طفيفة.

عند محاولة تطبيق هذا الإجراء، من المهم تذكر تكييف المهمة المعرفية وفقاً للمنطقة القشرية أو تحت القشرية التي يتم تسجيلها. بعد اتباع هذا الإجراء، يمكن تطبيق طرق أخرى لتحليل البيانات، مثل تحليل التردد الزمني، والتي تتيح لنا فك التشابك بين تأثيرات الأنواع المختلفة من التذبذبات العصبية في أوقات مختلفة.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن تكون لديك معرفة جيدة بكيفية تسجيل الإشارات الفيزيولوجية الكهربائية من مناطق عميقة في الدماغ باستخدام أقطاب كهربائية موضوعة بالتوجيه المجسم وجهاز لاكتساب البيانات.