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

El objetivo general de este procedimiento es evaluar las funciones cognitivas y emocionales de estructuras cerebrales interactivas mediante grabaciones simultáneas de fuentes neuronales profundas y superficiales. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en neurofisiología humana, como la relación entre los patrones de actividad cerebral y la función cerebral, especialmente en relación con áreas cerebrales profundas y de difícil acceso.

La principal ventaja de esta técnica es que utiliza el marco de pacientes con estimulación cerebral profunda para extraer información en tiempo real de estructuras corticales y subcorticales en humanos durante tareas cognitivas y emocionales. Los pasos de grabación en esta sección se centran en un paciente con un trastorno del movimiento realizando una tarea de flanker. Los pasos de análisis en la siguiente sección, sin embargo, se centran en un paciente con trastorno crónico de la conciencia que escucha un paradigma de habla cognitivo y emocional.

Comience por configurar el equipo de electroencefalografía, o EEG, en la sala de pruebas. Conecte la computadora de registro al sistema de EEG e inicie el software de grabación de EEG. Haga clic en Archivo y luego en Nueva área de trabajo para definir el área de trabajo en el software de grabación de EEG especificando una frecuencia de muestreo de cinco kilohercios, una frecuencia de corte baja y una frecuencia de corte alta, canales de EEG según el sistema internacional 10-20 y canales de potencial de campo local, o LFP.

Haga clic en Monitor para verificar que los canales especificados ahora estén configurados para la grabación. A continuación, configure la computadora de estímulos y verifique la conexión con el puerto paralelo del sistema de EEG. Inicie el software de estímulos.

Haga clic en Ejecutar para comprobar la funcionalidad del paradigma en el monitor del ordenador. Asegúrese de que los disparadores del ordenador de estímulos se envíen al sistema de registro verificando su aparición en el software de registro de EEG durante la presentación de los estímulos, así como durante la respuesta del sujeto. Marque el vértice de la cabeza del paciente como el punto medio entre la nasión y el inión utilizando un rotulador para piel.

Luego, marque las posiciones elegidas para los electrodos de EEG según el sistema 10-20. Limpie cada ubicación seleccionada con una toallita de alcohol isopropílico y pasta abrasiva. A continuación, fije los electrodos superficiales de EEG al cuero cabelludo.

Alternativamente, dependiendo de las restricciones de espacio, puede utilizarse una red de EEG multicanal. Otro método de alta precisión para evaluar la actividad cerebral superficial sería la magnetoencefalografía, o MEG. Conecte el cable de extensión percutáneo de los electrodos de estimulación cerebral profunda, o DBS, a un conector de cable externo.

Conecte cada electrodo proporcionado por el conector del cable externo a la caja de control del EEG, de acuerdo con la configuración de grabación del EEG. Conecte los electrodos del cuero cabelludo para EEG a la caja de control del EEG. A continuación, proporcione al paciente instrucciones sobre la tarea de flanker.

Asegúrese de que el paciente esté cómodo e indíquele que puede detener el experimento en cualquier momento si siente molestias. Haga clic en Ejecutar en el software de estímulo para que el paciente pueda ver el paradigma en la pantalla. Realice una sesión de entrenamiento con el paciente hasta que se sienta cómodo con la tarea.

Finalmente, inicie la grabación simultánea de la actividad cerebral LFP subcortical y EEG cortical mientras el paciente realiza la tarea de flanker. Comience abriendo el software de análisis de EEG. Haga clic en Nuevo para visualizar los datos grabados del paradigma cognitivo-emocional del habla especificando las rutas de las carpetas y el nombre de los datos.

Haga clic en Editar canales para seleccionar los canales de interés. Luego, haga clic en Preprocesamiento de canales y después en Nueva referencia, para volver a referenciar los contactos DBS adyacentes, lo que crea un contexto bipolar virtual para los hemisferios izquierdo y derecho. Haga clic en Inspección de datos brutos para examinar los datos en busca de artefactos fisiológicos y relacionados con el equipo, haciendo hincapié en el temblor motor y las interferencias del equipo.

Marque los segmentos en los que están presentes artefactos. A continuación, haga clic en Filtrado de datos y luego en Filtros IIR para especificar un filtro de muesca y elija filtros Butterworth de fase cero especificando los parámetros de corte inferior y superior. Haga clic en Cambiar frecuencia de muestreo para reducir la frecuencia de muestreo de las señales grabadas a una frecuencia determinada, y también especifique el tipo de interpolación.

Exporte los canales bipolares de interés haciendo clic en Exportar y luego en Datos genéricos. Exporte los desencadenantes de datos haciendo clic en Exportar y luego en Marcadores. Asigne nombre a los archivos que se van a exportar seleccionando un formato T-X-T.

A continuación, inicie MAT lab y haga clic en Establecer ruta para agregar la ruta de las carpetas del viaje de campo. Calcule la potencia espectral de LFP para los canales de interés especificando primero, en el guion uno, la ruta y el nombre de los archivos de EEG y LFP, y ejecute este guion para generar un archivo con la estructura de datos requerida por el guion dos. En segundo lugar, ejecute el guion dos después de especificar los parámetros de análisis espectral, como el método espectral, la frecuencia, el rango de tiempo de interés y la corrección de línea base, así como los parámetros estadísticos, como el tipo de análisis y el valor P.

Luego, calcule la coherencia entre las señales cerebrales subcorticales y corticales ejecutando el script tres, no antes de especificar la longitud del segmento, el porcentaje de solapamiento, la frecuencia de interés y el tipo de análisis. Finalmente, calcule el acoplamiento entre fase y amplitud de frecuencias cruzadas ejecutando la implementación del software disponible como archivo suplementario en la referencia mostrada aquí. Este protocolo evaluó las funciones cognitivas emocionales en el tálamo durante el paradigma mostrado aquí.

Con estímulos de habla neutral no dirigida y habla familiar dirigida. Aquí, la modulación sincronizada con el estímulo de la actividad oscilatoria dentro del tálamo central reveló un aumento lateralizado a la derecha de la potencia en la banda beta durante el primer segundo al contrastar las condiciones de habla no dirigida frente a habla familiar dirigida. El análisis del cambio de potencia correspondiente al LFP dos tres reveló un aumento temprano en la banda beta dentro del primer segundo, así como una modulación tardía de los datos.

Además, se reveló un aumento significativo de la banda theta en la condición de dirección familiar entre cuatro y seis punto cinco hercios, y en el período de tiempo de dos punto seis a dos punto ocho segundos en el potencial de campo local dos tres. Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en una hora si se lleva a cabo correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante recordar que la resolución espacial de las grabaciones proporcionada por esta técnica se encuentra al nivel de los potenciales de campo local y de EEG.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo realizar grabaciones neurofisiológicas combinadas invasivas y no invasivas en humanos para evaluar funciones cognitivas y emocionales.