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Funciones combinadas invasiva subcorticales y no invasiva de la superficie neurofisiológica grabaciones para la Evaluación de cognitivo y emocional en seres humanos

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DOI:

10.3791/53466

19 de mayo de 2016

En este artículo

Resumen

El presente protocolo tiene como objetivo evaluar las funciones cognitivo-emocionales en los ganglios basales mediante el registro neurofisiológico simultáneo de los potenciales de campo locales y la actividad cortical cerebral (EEG) no invasiva. El procedimiento se ejemplifica con el uso de paradigmas que involucran estímulos del habla con connotación emocional o la tarea de Flanker que involucra control cognitivo.

Resumen

A pesar del éxito en la aplicación de la electroencefalografía no invasiva (EEG), magnetoencefalografía (MEG) y la resonancia magnética funcional (fMRI) para extraer información crucial sobre el mecanismo del cerebro humano, tales métodos siguen siendo insuficientes para proporcionar información sobre fisiológica procesos que reflejan las funciones cognitivas y emocionales a nivel subcortical. En este sentido, los enfoques clínicos invasivos modernos en los seres humanos, como la estimulación cerebral profunda (DBS), ofrecen una enorme posibilidad de registrar la actividad cerebral subcortical, los potenciales de campo a saber locales (LFPS) que representan la actividad coherente de los conjuntos neuronales de los ganglios basales localizada o regiones del tálamo . A pesar de que los enfoques invasivos en seres humanos sólo se aplican después de la indicación médica y datos así registrados corresponden a los circuitos cerebrales alteradas, información valiosa puede ser adquirida en cuanto a la presencia de las funciones cerebrales intactas en relación con oscilatoria del cerebroactividad y la fisiopatología de los trastornos en respuesta a paradigmas cognitivos experimentales. En este sentido, un número creciente de estudios de DBS en pacientes con enfermedad de Parkinson (EP) Objetivo no sólo las funciones motoras, sino también a los procesos de alto nivel como las emociones, la toma de decisiones, la atención, la memoria y la percepción sensorial. Los ensayos clínicos recientes también hacen hincapié en el papel de DBS como un tratamiento alternativo en los trastornos neuropsiquiátricos que van desde el trastorno obsesivo compulsivo (TOC) para los trastornos crónicos de la conciencia (DOC). En consecuencia, nos centramos en el uso de (EEG) combinados invasivos (LFP) y no invasivos humanos cerebrales para evaluar el papel de las estructuras corticales-subcorticales en el procesamiento de cilindro-paradigmas experimentales cognitivas y emocionales (por ejemplo. Estímulos del habla con connotación emocional o paradigmas de control cognitivo como la tarea de flancos), en pacientes sometidos a tratamiento DBS.

Introducción

Grabaciones neurofisiológicos invasivos en seres humanos se remontan a los estudios seminales de orientación grabaciones electrocorticográfica de áreas corticales y del cerebelo durante la cirugía de la epilepsia y la investigación del tumor 1. Un hito fundamental en el desarrollo ulterior de este procedimiento de grabación ha sido la introducción de la técnica estereotáctica que proporciona acceso seguro y eficiente de las estructuras profundas del cerebro humano 2. Aparte del tratamiento clínico, métodos invasivos del cerebro en los seres humanos proporcionan una oportunidad única y singular para estudiar la función cerebral en relación con lo....

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Protocolo

El procedimiento DBS y grabaciones invasivos fueron aprobados por la Comisión de Ética de la Clínica Universitaria de Düsseldorf, Alemania.

1. Experimental paradigma de diseño y consentimiento del paciente

NOTA: Diseñar un paradigma experimental o seleccionar un paradigma experimental existente para llegar a un aspecto cognitivo / emocional de interés.

  1. Seleccionar a los pacientes que serán sometidos a DBS-tratamiento. Preguntar si el DBS-El paciente cumple los criterios de inclusión del estudio. Si es así, obtener el consentimiento informado firmado por el paciente y / o la comisión ética (si proced....

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Resultados

Para el caso del DBS-DOC (Ejemplo 2), que ahora proporcionan datos sobre la localización de destino para la implantación de DBS, diagramas esquemáticos de electrodos EEG LFP y establecieron, grabaciones de ejemplo de la actividad del EEG y la LFP (datos en bruto) y los resultados del análisis representativos:

La figura 2A muestra la trayectoria planeada (línea de color negro) proyectada sobre un atlas anatómic.......

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Discusión

En contraste con las técnicas de grabación cerebral no invasivas como el cuero cabelludo-EEG y MEG, el marco propuesto grabación combinada invasiva y no invasiva neurofisiológica proporciona una excelente oportunidad para extraer información de las áreas corticales y subcorticales en relación con tareas cognitivas-emocional. Dicha información se refleja en la actividad oscilatoria en el cerebro y múltiples bandas de frecuencia diferentes niveles de organización en relación con el funcionamiento del cerebro 44.

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Divulgaciones

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por NEURON ERA-NET / BMBF Alemania (Tymon). las tasas de publicación están cubiertos por una subvención del Hospital Universitario de Düsseldorf. La tarea de flancos utilizado aquí se modificó a partir de la versión inicialmente programado por el Prof. C. Beste y su grupo 47.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
BrainAmp AmplifierBrain Products GmbH, Gilching AlemaniaCantidad: 2
BrainVision Recorder SoftwareBrain Products GmbH, Gilching Alemania1 Licencia 
Software BrainVision Analyzer Brain Products GmbH, Gilching Alemania1 Licencia 
Cables de fibra óptica y conectores USB BrainProducts GmbH, Gilching AlemaniaEstos vienen con el equipo mencionado anteriormente
Caja de entrada de electrodos (64 canales)Brain Products GmbH, Gilching AlemaniaCantidad: 1
gel de EEG  Natus IncCantidad: 1
Alcohol isopropílicoSchü LKE & Mayr GmbH, AlemaniaCantidad: 1
Gel preparador para la pielWeaver and Co, EE. UUCantidad: 1
MATLAB   Math-Works, Natick, Massachusetts, EE. UU.1 Licencia
FieldTrip toolboxhttp://www.fieldtriptoolbox.org/
Macroelectrodos de código abierto (modelo 3387 cable DBS cuadripolar)Medtronic Inc., Minneapolis, MN, EE. UUCantidad: 2
Cables de extensión percutáneo estériles (modelo 3550-05) Medtronic Inc., Minneapolis, MN, EE. UUCantidad: 2
Cable de bloqueo giratorio (modelo 3550-03)  Medtronic Inc., Minneapolis, MN, EE. UU.Cantidad: 2
conectores hechos a medida para conectores DIN 428092 a prueba deCantidad: 2
Kit de plomo de vércise DB -2201 Boston ScientificCantidad: 2
Kit de extensión de contacto NM-3138 Boston ScientificCantidad: 2
O.R. cabel & extensión SC-4100 A Cantidad de Boston Scientific: 2
conectores  a prueba de tacto Twente Medical Systems International B.V.Cantidad: 2
Tomógrafos Modell PQ2000 (Tomografías computarizadas postoperatorias)Philips Healthcare GmbH HamburgoCantidad: 1
Software de presentación (Flanker Task)Neurobehavioral systems Inc.1 Licencia 
Sistema MEGElekta Neuromag IncAlternativamente
Red de sensores EEG de alta densidad (128 o 256 canales)Electrical Geodesics Inc (EGI), EE. UU.Alternativamente
. . . contacto

Referencias

  1. Foerster, O., Altenburger, H. Elektrobiologische Vorgänge an der menschlichen Hirnrinde. Dtsch. Zschr. Nervenheilk. 135, 277-288 (1934).
  2. Spiegel, E. A., Wycis, H. T., Marks, M., Lee, A. J. Stereotaxic apparatus for operations on the human brain. Science. 106, 34....

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