Seguimiento ocular simultáneo y grabaciones de una sola neurona en pacientes con epilepsia humana

Shuo Wang; Nand Chandravadia; Adam N. Mamelak; Ueli Rutishauser

doi:10.3791/59117

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Artículo de método

Seguimiento ocular simultáneo y grabaciones de una sola neurona en pacientes con epilepsia humana

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DOI:

10.3791/59117

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17 de junio de 2019

Shuo Wang¹ , Nand Chandravadia² , Adam N. Mamelak² , Ueli Rutishauser²^,³^,⁴

¹Department of Chemical and Biomedical Engineering, and Rockefeller Neuroscience Institute, West Virginia University, ²Departments of Neurosurgery and Neurology, Cedars-Sinai Medical Center, ³Center for Neural Science and Medicine, Department of Biomedical Sciences, Cedars-Sinai Medical Center, ⁴Division of Biology and Biological Engineering, California Institute of Technology

En este artículo

Resumen

Describimos un método para llevar a cabo grabaciones de una sola neurona con seguimiento ocular simultáneo en humanos. Demostramos la utilidad de este método e ilustramos cómo usamos este enfoque para obtener neuronas en el lóbulo temporal medial humano que codifican objetivos de una búsqueda visual.

Resumen

Las grabaciones intracraneales de pacientes con epilepsia intratable proporcionan una oportunidad única para estudiar la actividad de las neuronas humanas individuales durante el comportamiento activo. Una herramienta importante para cuantificar el comportamiento es el seguimiento ocular, que es una herramienta indispensable para estudiar la atención visual. Sin embargo, el seguimiento ocular es difícil de usar simultáneamente con la electrofisiología invasiva y, por lo tanto, este enfoque se ha utilizado poco. Aquí, presentamos un protocolo experimental probado para llevar a cabo grabaciones de una sola neurona con seguimiento ocular simultáneo en humanos. Describimos cómo los sistemas están conectados y los ajustes óptimos para registrar las neuronas y los movimientos oculares. Para ilustrar la utilidad de este método, resumimos los resultados que fueron posibles gracias a esta configuración. Estos datos muestran cómo el uso del seguimiento ocular en una tarea de búsqueda visual guiada por memoria nos permitió describir una nueva clase de neuronas llamadas neuronas objetivo, cuya respuesta reflejaba la atención de arriba hacia abajo al objetivo de búsqueda actual. Por último, analizamos la importancia y las soluciones a los posibles problemas de esta configuración. Juntos, nuestro protocolo y los resultados sugieren que las grabaciones de una sola neurona con seguimiento ocular simultáneo en seres humanos son un método eficaz para estudiar la función cerebral humana. Proporciona un vínculo clave entre la neurofisiología animal y la neurociencia cognitiva humana.

Introducción

Las grabaciones humanas de una sola neurona son una herramienta única ypoderosa para explorar la función del cerebro humano con una resolución espacial y temporal extraordinaria 1. Recientemente, grabaciones de una sola neurona han ganado un amplio uso en el campo de la neurociencia cognitiva porque permiten la investigación directa de los procesos cognitivos centrales para la cognición humana. Estas grabaciones son posibles gracias a la necesidad clínica de determinar la posición de los focos epilépticos, para los cuales los electrodos de profundidad se implantan temporalmente en el cerebro de los pacientes con sospecha de epilepsia focal. Con....