Die Untersuchung der Funktion von Deep kortikalen und subkortikalen Strukturen Mit Stereotaktische Elektroenzephalographie: Lehren aus der anterioren cingulären Cortex

Summary

Stereotaktische Elektroenzephalographie (SEEG) ist eine Operationstechnik in der Epilepsiechirurgie verwendet, um zu lokalisieren Anfallsherde. Sie bietet auch eine einzigartige Gelegenheit, die Gehirnfunktion zu untersuchen. Hier beschreiben wir, wie SEEG kann verwendet werden, um kognitive Prozesse beim Menschen untersucht werden.

Abstract

Stereotaktische Elektroenzephalographie (SEEG) ist eine Technik verwendet, um Krampfanfälle zu Brennpunkten bei Patienten mit medizinisch schwer behandelbarer Epilepsie zu lokalisieren. Das Verfahren beinhaltet die Platzierung der chronischen mehrere Tiefenelektroden in Regionen des Gehirns typischerweise über subduralen Gitterelektrodenplatzierung unzugänglich. SEEG stellt somit eine einzigartige Gelegenheit, um die Gehirnfunktion zu untersuchen. In diesem Beitrag zeigen wir, wie SEEG kann die Rolle des dorsalen anterioren cingulären Kortex (DACC) in kognitive Kontrolle zu untersuchen. Wir sind eine Beschreibung des SEEG Verfahren, was die chirurgische Platzierung der Elektroden. Wir beschreiben die Komponenten und Verfahren erforderlich, um lokale Feldpotential (LFP) Daten von zustimmenden Probanden, während sie in einem Verhaltens Aufgabe beschäftigt sind aufzuzeichnen. Im vorliegenden Beispiel, spielen Themen eine kognitive Störungen Aufgabe, und wir zeigen, wie Signale aufgezeichnet und von Elektroden in der dorsalen anterioren cingulären Cortex, eine Fläche intim analysiertLICH an der Entscheidungsfindung beteiligt. Wir schließen mit weiteren Vorschlägen der Weisen, in denen diese Methode zur Untersuchung von menschlichen kognitiven Prozessen verwendet werden.

Introduction

Epilepsie, eine gemeinsame neurologische Erkrankung im Laufe der Zeit, gekennzeichnet durch mehrere wiederkehrende Anfälle, macht 1% der weltweiten Krankheitslast ^1. Anti-epileptische Medikamente nicht, Anfälle bei 20 zu steuern - 30% der Patienten ^2,3. In diesen medizinisch hartnäckigen Patienten ist Epilepsiechirurgie häufig angegeben ^4,5. Die Entscheidung, mit der Operation fortzufahren erfordert Auffinden der Anfallsfokus, eine Voraussetzung für die Formulierung eines Operationsplan. Zunächst werden nicht-invasive Techniken zur lateralisieren und lokalisieren die Beschlagnahme Fokus. Elektroenzephalographie (EEG), beispielsweise M....

Protocol

Stellen Sie sicher, dass jeder Patient ist für die Eignung für die Studie überprüft und entsprechende Patienten müssen für die Teilnahme an der Studie nach den örtlichen IRB Verfahren zugestimmt.

1. Patientenauswahl für SEEG und Forschung

1. Patientenauswahl für SEEG
   Hinweis: Epilepsie-Patienten müssen klinisch durch ein multidisziplinäres Team, bestehend aus epileptologists, Neuropsychologen und Neurochirurgen zu bewerten.
   1. Stellen Sie sicher, dass der Patient medizinisch refraktären fokalen Epilepsie, definiert als Mißachtung von mindestens 2 ausreichende Studien mit Antiepileptika Medikamente reagieren.
   2. ....

Results

Sobald ein Patient für SEEG Elektrodenplatzierung gewählt, er / sie erfährt eine Volumen T2 und T1 kontrastverstärkten MRT. SEEG Elektrodenbahnen werden dann geplant mit stereotaktischen Navigation der volumetrischen MRT-Sequenzen (Abbildung 1). Diese Technik ermöglicht die Sammlung von lokalen Feldpotentiale von Strukturen tief in die Rinde wie dorsalen anterioren cingulären Kortex (hellorange Flugbahn, Abbildung 1), die nicht mit typischen Oberflächenelektrodenplatzierung möglich wäre.......

Discussion

In diesem Papier SEEG wurde verwendet, um die Aktivität der lokalen neuronaler Populationen im DACC während einer Entscheidungsaufgabe des Menschen untersucht. Frühere Arbeiten haben die Aktivität einzelner Nervenzellen im DACC sucht unter Verwendung intraoperativer microelectode Aufnahmen ¹⁴ und gezeigt, dass DACC Aktivität wird durch vorherige Aktivität moduliert. Mikroelektroden-Studien ermöglichen die Untersuchung der Spick Aktivität einzelner Nervenzellen. SEEG misst LFP, die den aufsummierten synaptisch.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Trigger-I/O-Kabel	Natus Medical Inc.	5029	PS2 auf BNC Kabel
BNC Kabel für analoge			Impulse Kann in den meisten Elektronikfachgeschäften bestellt werden.
Steckdosenleiste mit Überspannungsschutz und Batterie-Backup	Tripp Lite	SMART500RT1U UPC	Stromquelle und Backup
Multifunktionale Datenerfassungsbox von National Instruments NI PCIe-6382 Datenerfassungskarten	National Instruments	PCIe-6382 mit BNC 2090A	PCI-Karten für die Verhaltenssteuerung Schnittstelle
Maßgeschneiderte Knopfbox - Gerät			für die BenutzerschnittstelleEs kann jedes menschliche Schnittstellengerät mit drei Tasten verwendet werden. Alternativ können 3 Tastaturtasten verwendet werden.
Xltek 128-Kanal-klinisches intrakranielles EEG-Überwachungssystem EMU128FS	Natus Medical Inc.	002047c	Klinisches Aufzeichnungssystem
Probandenmonitor und zugehörige Kabel für die visuelle Reizpräsentation	Dell	U2212HMc	Die meisten Monitore sind hier ausreichend.
Persönlicher Computer, der Verhaltenssoftware mit installierten Datenerfassungskarten ausführt	Superlogics	SL-2U-PD-Q87SLQ-BA	Computer zur Aufzeichnung neuronaler Daten
Netzkabel für Monitor			Wird normalerweise mit dem Monitor geliefert und kann in jedem Elektronikgeschäft gekauft werden.
Monkey Logic-Software, die auf Matlab 2010A			Kostenlos von der MonkeyLogic-Website
MATLAB 2010a-Software mit Datenerfassungs-Toolbox	Mathworks		Matlab-Software
sEEG-Elektroden AD TECH oder PMT	AD TECH	2102-##-101	Platinspitze, Durchmesser (0,89 mm, 1 mm, 1,1 mm), unisolierte Länge 2,3 mm; Das ## in der Katalognummer gibt die Anzahl der Kontakte an der Elektrode an (08, 10, 12 oder 16)
Cabrio-Steckverbinder	PMT	2125-##-01	Das ## in der Katalognummer gibt die Anzahl der Kontakte an der Elektrode an (08, 10, 12 oder 16)
Tucker Davis Technologies Verstärker	Tucker Davs Technologies	PZ5	Vorverstärker für neuronale Daten
Tucker Davis Technologies Prozessor	Tucker Davs Technologies	RZ2	Neuronaler Signalprozessor für neuronale Daten
TuckerDavis Technologies Datenstreamer	Tucker Davs Technologies	RS4	Datenstreamer und -speicher
Glasfaserkabel zum Anschluss von TDT-Systemen	Tucker Davs Technologies	F05	Glasfaserkabel zum Anschluss der Produkte von Tucker Davis Technologies.
Flachbandkabel und Schnapp-Seriell-Steckverbinder für digitale Markierer			Kann in den meisten Elektronikgeschäften bestellt werden.
Personal Computer für die Ausführung von TDT RPvdsEx und OpenEx Software	Superlogics	SL-2U-PD-Q87SLQ-BA	Computer zur Verhaltenskontrolle
Middle Atlantic Serverschrank mit Rollen	Middle Atlantic Products	PTRK-21	Servergehäuse zur Unterbringung aller Forschungsartikel
Tucker Davis Technologies Splitterbox zum Teilen von klinischen und Forschungsuntersuchungen	Tucker Davs Technologies		Bei dieser Splitterbox handelt es sich um ein Semi-Custom-Gerät. Forscher sollten sich mit den behandelnden Neurologen beraten, um die Forschung und die klinischen Aufzeichnungen so aufzuteilen, dass die klinische Versorgung nicht beeinträchtigt wird.
Forschermonitor mit den erforderlichen Kabeln	Dell	U2212HMc	Die meisten Monitore sind hier ausreichend.
Button-Box-Stromquelle - 5 Volt, 2 Ampere			Kann in jedem Elektronikgeschäft gekauft werden.
TDT optische Schnittstelle PCI-Karte	Tucker Davs Technologies	P05