La investigación de la función de profunda cortical y estructuras subcorticales Usando estereotáctica Electroencefalografía: Lecciones de la corteza cingulada anterior

El objetivo general de este procedimiento es registrar señales electrofisiológicas desde regiones profundas del cerebro. Esto se logra primero colocando electrodos en las regiones diana de interés. Luego, se configura el sistema de adquisición de datos junto a la cama del paciente, y en el paso final se instruye al paciente sobre cómo realizar una tarea cognitiva sencilla.

Las señales electrofisiológicas se registran a través de los electrodos mientras el paciente realiza la tarea. En última instancia, se utiliza un análisis espectral multifractal para demostrar las variaciones en el campo local, en la actividad potencial del cortex cingulado anterior dorsal, dependiendo de la dificultad de la tarea cognitiva. La ventaja de la estereoelectroencefalografía frente a otras técnicas de registro, como la implantación de rejillas subdurales, es que con la EEG estereotáctica tenemos acceso a estructuras profundas del cerebro.

Esta es una ventaja clínicamente cuando consideramos que las crisis pueden originarse en estas estructuras profundas, y también desde una perspectiva de investigación, porque nos brinda acceso a áreas del cerebro a las que de otro modo no tendríamos acceso. De lo contrario, la selección de pacientes es críticamente importante, ya que esta técnica es particularmente adecuada para la localización de crisis provenientes de estructuras corticales y subcorticales profundas. Grabaciones como estas pueden ayudarnos a responder preguntas clave en el campo de la epilepsia, por ejemplo, ¿dónde comienzan las crisis?

¿A dónde se propagan las convulsiones y cómo mapeamos estas áreas? Mediante el uso de técnicas estándar de EEG, este método puede proporcionar información sobre la epilepsia y el origen de las convulsiones, y también podemos aplicarlo a otros aspectos de la neurociencia, como la cognición, la memoria y la conciencia social. Por lo general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades con la adquisición de datos de la técnica, ya que la obtención de señales electrofisiológicas puede ser compleja.

Después de la tomografía computarizada, devuelva al paciente al quirófano y prepare el campo quirúrgico según los métodos estériles de rutina. A continuación, utilizando las coordenadas estereotácticas impresas a partir del escáner, ajuste las coordenadas para el primer electrodo de profundidad en el marco craneal en los planos lateral vertical y anteroposterior. Las coordenadas son verificadas y modificadas, si es necesario, por un cirujano adjunto. Usando una estación de trabajo informática en el quirófano, utilice el bloque guía para identificar el sitio de inserción en la piel y marque esta posición con un bolígrafo marcador.

Inyecte uno o dos mililitros de anestesia local en la incisión marcada. Luego, utilice un bisturí número 11 para hacer una pequeña incisión en el lugar marcado hasta alcanzar el cráneo, y use un electrocauterio monopolares dirigido con un opterador recubierto para cauterizar la dermis y los tejidos profundos utilizando el bloque guía. Para mantener la trayectoria adecuada, cree un orificio de trepanación utilizando una broca giratoria de 2,1 milímetros y un taladro eléctrico manual.

Abra la dura mediante electrocoagulación monopolar guiada por una sonda rígida recubierta, manteniendo aún la trayectoria con el bloque guía. Enrosque un tornillo de anclaje en el orificio y coloque una sonda estilete premedida a través del tornillo de anclaje para crear un trayecto para el electrodo. Luego, avance cuidadosamente el electrodo hasta la profundidad previamente calculada, apretando el tornillo de anclaje con la tapa cerrada para fijar el electrodo una vez que esté en su posición.

Para garantizar una trayectoria adecuada de colocación para todos los electrodos, introduzca el fluoroscopio estéril cubierto en el campo quirúrgico y obtenga una imagen fluoroscópica anteroposterior. A continuación, conecte los electrodos al sistema clínico de EEG para verificar las impedancias apropiadas. Coloque el vendaje.

Retire el marco estereotáctico para la cabeza y despierte al paciente de la anestesia. Para la configuración de la tarea conductual, abra el software conductual adecuado y establezca el archivo de condiciones diseñado para ejecutar la tarea de interferencia multisensorial. Para incluir los cuatro tipos de ensayo con igual frecuencia, presione el botón de establecer condiciones para seleccionar el archivo de condiciones deseado.

Luego, haga clic en prueba en el cuadro de visualización para probar el monitor de visualización del comportamiento. El estímulo visual de prueba debe aparecer durante dos o tres segundos. A continuación, conecte la caja de botones a las entradas analógicas de la tarjeta de adquisición de datos y a una fuente de alimentación.

Utilice un cable de cinta dividido en nueve cintas para conectar ocho de las cintas al puerto cero hasta el siete en la sección de E/S digital de la tarjeta de adquisición de datos. Conecte la novena cinta al puerto cero en la sección digital PFI de la tarjeta. Luego, configure la frecuencia de muestreo deseada en el software del procesador de señales neuronales.

Por ejemplo, aquí, la frecuencia de muestreo deseada se establece en 50 000 muestras por segundo con un alias y un submuestreo en línea de 1000 muestras por segundo. Finalice la configuración conectando el amplificador al procesador de señales neuronales mediante un cable de fibra óptica y el procesador de señales neuronales al transmisor de datos y a la tarjeta PCI óptica en la computadora de adquisición de datos neuronales mediante cable de fibra óptica. La clave para garantizar una adquisición de datos exitosa consiste en probar la configuración del procesamiento de señales antes de entrar en la habitación del paciente, de modo que la grabación pueda proceder sin contratiempos.

Cuando el monitor conductual esté listo, transporte el equipo de investigación a la habitación del paciente, colocando el monitor frente al paciente sobre una mesa portátil. Conecte el monitor al ordenador de control conductual mediante un cable DVI estándar y coloque el equipo de grabación en un lugar discreto.

A continuación, conecte el sistema de investigación al cuadro divisor que separa la grabación de investigación del sistema clínico. Luego, entregue al paciente el cuadro de botones e indíquele que identifique el objetivo presionando el botón correspondiente. Finalmente, haga clic en ejecutar para iniciar la tarea y permita que el paciente complete dos bloques de 150 ensayos cada uno utilizando el software del procesador de señales neuronales para controlar los parámetros de grabación.

Una vez que se selecciona a un paciente para la colocación de electrodos de EEG estereotáctico, se realiza una resonancia magnética con contraste T2 y T1 volumétrica. Luego, se planifican las trayectorias de los electrodos de EEG estereotáctico utilizando la navegación estereotáctica de las secuencias de MRI volumétricas. Esta técnica facilita la recopilación de potenciales de campo locales desde estructuras profundas dentro de la corteza, como la corteza cingulada anterior dorsal mostrada aquí, lo cual no sería posible con una colocación típica de electrodos en superficie.

Después de un número adecuado de ensayos de la tarea de interferencia de múltiples fuentes, los datos del potencial de campo local procedentes de los electrodos de EEG estereotáctico en la corteza cingulada anterior dorsal se preprocesan para alinearlos con la presentación de Q y así permitir análisis posteriores. Además, una vez alineados, los datos del potencial de campo local pueden promediarse para examinar los cambios en la respuesta electrofisiológica media entre los tipos de ensayo. Posteriormente, se generan espectrogramas de múltiples ventanas (multi taper) para investigar los cambios en las bandas de frecuencia a lo largo del tiempo.

De hecho, estudios de EEG en el cuero cabelludo han implicado a diferentes bandas de frecuencia en la actividad observada en la corteza cingulada anterior dorsal. El análisis en el dominio tiempo-frecuencia es un método importante para vincular los cambios electrofisiológicos observados en la corteza cingulada anterior dorsal con el comportamiento correspondiente adecuado. Una vez dominado, lleva aproximadamente de dos a tres horas con complicaciones mínimas.

Al intentar este procedimiento, es importante recordar adaptar la tarea cognitiva a la región cortical o subcortical que se está registrando. Tras seguir este procedimiento, se pueden aplicar otros métodos de análisis de datos, como el análisis de frecuencia en el tiempo. Estos permiten desentrañar los efectos de diferentes tipos de oscilaciones neuronales en distintos momentos.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo registrar señales electrofisiológicas desde regiones profundas del cerebro utilizando electrodos colocados estereotácticamente y un sistema de adquisición de datos.