جنبا إلى جنب الغازية تحت القشرية وغير الغازية السطحية العصبية تسجيلات لتقييم المعرفية والعاطفية وظائف في البشر

الهدف العام من هذا الإجراء هو تقييم الوظائف المعرفية والعاطفية لبنى الدماغ المتفاعلة من خلال تسجيلات متزامنة من المصادر العصبية العميقة والسطحية على حد سواء. يمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة رئيسية في الفسيولوجيا العصبية البشرية، مثل العلاقة بين أنماط نشاط الدماغ ووظيفته، خاصة فيما يتعلق بمناطق الدماغ العميقة التي يصعب الوصول إليها.

تتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أنها تستخدم إطار عمل المرضى الذين خضعوا لتحفيز الدماغ العميق لاستخراج معلومات حية عن البنى القشرية وتحت القشرية لدى البشر أثناء المهام المعرفية والعاطفية. تركز خطوات التسجيل في هذا القسم على مريض يعاني من اضطراب حركي يؤدي مهمة "فلانكر" (flanker task). ومع ذلك، تركز خطوات التحليل في القسم التالي على مريض يعاني من اضطراب مزمن في الوعي يستمع إلى نموذج خطاب معرفي وعاطفي.

ابدأ بتجهيز معدات تخطيط كهربائية الدماغ، أو EEG في غرفة الاختبار. قم بتوصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بالتسجيل بنظام EEG وشغل برنامج تسجيل EEG. انقر فوق File (ملف)، ثم New Workspace (مساحة عمل جديدة) لتحديد مساحة العمل في برنامج تسجيل EEG من خلال تحديد تردد أخذ العينات بمقدار 5 kHz، وتردد القطع المنخفض والتردد القطعي العالي، وقنوات EEG وفقاً لنظام 10-20 الدولي، وقنوات جهد المجال المحلي، أو LFP.

انقر على Monitor للتحقق من أن القنوات المحددة قد تم إعدادها الآن للتسجيل. بعد ذلك، قم بإعداد كمبيوتر التحفيز والتحقق من الاتصال بالمنفذ المتوازي لنظام EEG. ابدأ تشغيل برنامج التحفيز.

انقر على "تشغيل" (Run) للتحقق من كفاءة النموذج التجريبي على شاشة الكمبيوتر. تأكد من إرسال المحفزات من كمبيوتر التحفيز إلى نظام التسجيل من خلال التحقق من ظهورها على برنامج تسجيل EEG أثناء تقديم المثيرات، وكذلك أثناء استجابة المفحوص. حدد قمة رأس المريض كنقطة منتصف بين النازيون (nasion) والإنيون (inion) باستخدام قلم تحديد الجلد.

بعد ذلك، حدد مواضع أقطاب تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) المختارة، وفقًا لنظام 10-20. قم بتنظيف كل موقع محدد باستخدام مسحة كحول أيزوبروبيلي ومعجون كاشط. ثم، قم بتثبيت أقطاب تخطيط كهربائية الدماغ السطحية على فروة الرأس.

وبدلاً من ذلك، واعتماداً على قيود المساحة، يمكن استخدام شبكة EEG متعددة القنوات. وهناك طريقة متطورة أخرى لتقييم نشاط الدماغ السطحي وهي تخطيط الدماغ المغناطيسي، أو MEG. قم بتوصيل كابل التمديد عبر الجلد من أقطاب تحفيز الدماغ العميق، أو DBS، بموصل كابل خارجي.

قم بتوصيل كل قطب كهربائي توفره وصلة الكابل الخارجية بصندوق تحكم EEG، وفقاً لإعدادات تسجيل EEG. قم بتوصيل أقطاب EEG لفروة الرأس بصندوق تحكم EEG. بعد ذلك، قدم للمريض التعليمات الخاصة بمهمة flanker.

تأكد من أن المريض في وضع مريح، ووجهه بضرورة إيقاف التجربة في أي وقت في حال الشعور بعدم الارتياح. انقر على خيار Run في برنامج التحفيز حتى يتمكن المريض من رؤية النموذج على الشاشة. قم بإجراء جلسة تدريبية مع المريض حتى يتقن المهمة ويشعر بالارتياح تجاهها.

أخيراً، ابدأ التسجيل المتزامن لنشاط الدماغ عبر الجهد الميداني الموضعي (LFP) تحت القشري وتخطيط كهربائية الدماغ (EEG) القشري أثناء أداء المريض لمهمة flanker. ابدأ بفتح برنامج تحليل EEG. انقر فوق "جديد" (New)، لعرض البيانات المسجلة من نموذج الكلام المعرفي العاطفي عن طريق تحديد مسارات المجلدات واسم البيانات.

انقر على Edit Channels لاختيار القنوات ذات الصلة. ثم، انقر على Channel Preprocessing، ومن ثم New Reference، لإعادة مرجعية نقاط تلامس DBS المتجاورة، مما ينشئ سياقاً ثنائي القطب افتراضياً لنصفي الكرة المخية الأيسر والأيمن. انقر على Raw Data Inspection لفحص البيانات بحثاً عن التداخلات الفسيولوجية والمتعلقة بالمعدات، مع التركيز على الارتجاف الحركي واضطرابات المعدات.

حدد القطاعات التي تظهر فيها الشوائب. بعد ذلك، انقر فوق تصفية البيانات (Data Filtering)، ثم مرشحات الاستجابة النبضية اللانهائية (IIR Filters) لتحديد مرشح ثلمي (notch filter)، واختر مرشحات Butterworth ذات الطور الصفري عن طريق تحديد معاملات القطع المنخفض والعالي. انقر فوق تغيير معدل أخذ العينات (Change Sampling Rate) لخفض عينة إشارات التسجيل إلى تردد محدد، مع تحديد نوع الاستيفاء أيضًا.

قم بتصدير القنوات ثنائية القطب ذات الصلة بالنقر على Export، ثم Generic Data. يتم تحفيز تصدير البيانات بالنقر على Export، ثم Markers. قم بتسمية الملفات المراد تصديرها عن طريق اختيار تنسيق T-X-T.

بعد ذلك، قم بتشغيل برنامج MATLAB وانقر على "Set Path" لإضافة مسار مجلدات الرحلة الميدانية. قم بحساب القدرة الطيفية لـ LFP للقنوات المطلوبة من خلال تحديد مسار واسم ملفات EEG و LFP أولاً في النص البرمجي الأول، ثم تشغيل هذا النص لإنشاء ملف يحتوي على بنية البيانات المطلوبة للنص البرمجي الثاني. ثانياً، قم بتشغيل النص البرمجي الثاني بعد تحديد معاملات التحليل الطيفي، مثل الطريقة الطيفية، والتردد، والنطاق الزمني المطلوب، وتصحيح الخط القاعدي، بالإضافة إلى المعاملات الإحصائية، مثل نوع التحليل وقيمة P value.

بعد ذلك، احسب التماسك بين إشارات الدماغ تحت القشرية والقشرية من خلال تشغيل السكريبت الثالث، ولكن ليس قبل تحديد طول القطعة، ونسبة التداخل، والترددات المطلوبة، ونوع التحليل. وأخيرًا، احسب اقتران سعة الطور عبر الترددات من خلال تشغيل البرنامج المتاح كملف تكميلي في المرجع الموضح هنا. وقد قام هذا البروتوكول بتقييم الوظائف المعرفية العاطفية في المهاد أثناء النموذج الموضح هنا.

باستخدام محفزات تتكون من حديث محايد غير موجه وحديث موجه لشخص مألوف. وهنا، كشف التعديل المرتبط بالمحفز للنشاط التذبذبي داخل المهاد المركزي عن زيادة في قدرة موجات beta في الجانب الأيمن خلال الثانية الأولى عند مقارنة ظروف التحدث المحايد مقابل التحدث الموجه لشخص مألوف. وكشف تحليل تغير القدرة المقابل لـ LFP two three عن زيادة مبكرة في beta خلال الثانية الأولى، بالإضافة إلى تعديل متأخر في البيانات.

علاوة على ذلك، كُشف عن زيادة ملحوظة في نطاق ثيتا في حالة العنونة المألوفة عند تردد 4 إلى 6.5 هرتز، وفي الفترة الزمنية من 2.6 إلى 2.8 ثانية في LFP 2 3. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن إتمامها في غضون ساعة واحدة إذا نُفذت بشكل صحيح. وأثناء محاولة تطبيق هذا الإجراء، من المهم تذكر أن الدقة المكانية للتسجيلات التي توفرها هذه التقنية تكون على مستوى جهود المجال المحلي وجهود تخطيط كهربائية الدماغ (EEG).

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء تسجيلات الفيزيولوجيا العصبية المشتركة، الغازية وغير الغازية، لدى البشر لتقييم الوظائف المعرفية والعاطفية.