Suivi oculaire simultané et enregistrements à un seul neurone chez les patients atteints d'épilepsie humaine

Summary

Nous décrivons une méthode pour mener des enregistrements d'un seul neurone avec le suivi oculaire simultané chez l'homme. Nous démontrons l'utilité de cette méthode et illustrons comment nous avons utilisé cette approche pour obtenir des neurones dans le lobe temporal médial humain qui codent les cibles d'une recherche visuelle.

Abstract

Les enregistrements intracrâniens de patients présentant l'épilepsie insurmontable fournissent une occasion unique d'étudier l'activité des neurones humains individuels pendant le comportement actif. Un outil important pour quantifier le comportement est le suivi oculaire, qui est un outil indispensable pour étudier l'attention visuelle. Cependant, le suivi des yeux est difficile à utiliser en même temps que l'électrophysiologie invasive et cette approche a par conséquent été peu utilisée. Ici, nous présentons un protocole expérimental prouvé pour mener des enregistrements d'un seul neurone avec le suivi oculaire simultané chez l'homme. Nous décrivons comment les systèmes sont connectés et les paramètres optimaux pour enregistrer les neurones et les mouvements oculaires. Pour illustrer l'utilité de cette méthode, nous résumons les résultats qui ont été rendus possibles par cette configuration. Ces données montrent comment l'utilisation du suivi des yeux dans une tâche de recherche visuelle guidée par la mémoire nous a permis de décrire une nouvelle classe de neurones appelés neurones cibles, dont la réponse était le reflet de l'attention de haut en bas à la cible de recherche actuelle. Enfin, nous discutons de l'importance et des solutions aux problèmes potentiels de cette configuration. Ensemble, notre protocole et nos résultats suggèrent que les enregistrements mononeuron avec suivi oculaire simultané chez l'homme sont une méthode efficace pour étudier la fonction cérébrale humaine. Il fournit un lien manquant clé entre la neurophysiologie animale et les neurosciences cognitives humaines.

Introduction

Les enregistrements humains à un seul neurone sont un outil unique et puissant pour explorer la fonction du cerveau humain avec une résolution spatiale et temporelle extraordinaire¹. Récemment, les enregistrements mononeuron ont gagné une large utilisation dans le domaine des neurosciences cognitives parce qu'ils permettent l'étude directe des processus cognitifs centraux à la cognition humaine. Ces enregistrements sont rendus possibles par la nécessité clinique de déterminer la position des foyers épileptiques, pour lesquels des électrodes de profondeur sont temporairement implantées dans le cerveau des patients présentant l'épilepsie focale s....

Protocol

1. Participants

1. Recruter des patients neurochirurgicaux atteints d'épilepsie insurmontable qui subissent un placement d'électrodes intracrâniennes pour localiser leurs crises d'épilepsie.
2. Insérez des électrodes de profondeur avec des microfils intégrés dans tous les endroits cibles cliniquement indiqués, qui comprennent généralement un sous-ensemble d'amygdale, d'hippocampe, de cortex cingulaire antérieur et de zone motrice pré-supplémentaire. Voir les détails de l'implantation dans notre protocole précédent².
3. Une fois que le patient retourne à l'unité de surveillance de l'épilepsie, connectez l'équipement d'enregi....

Results

Pour illustrer l'utilisation de la méthode susmentionnée, nous décrivons ensuite brièvement un cas d'utilisation que nous avons récemment publié⁸. Nous avons enregistré 228 neurones simples du lobe temporal médial humain (MTL; amygdale et hippocampe) pendant que les patients effectuaient une tâche de recherche visuelle (Figure 3A, B). Au cours de cette tâche, nous avons étudié si l'activité des neurones différenciait e.......

Discussion

Dans ce protocole, nous avons décrit comment employer des enregistrements d'un seul neurone avec le suivi d'oeil concomitant et décrit comment nous avons employé cette méthode pour identifier des neurones cibles dans le MTL humain.

La configuration implique trois ordinateurs : l'un exécutant la tâche (ordinateur de stimulation), un exécutant le traqueur d'oeil, et un exécutant le système d'acquisition. Pour synchroniser entre les trois systèmes, le port parallèle est utilisé pour envoyer des d.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cedrus Response Box	Cedrus (https://cedrus.com/)	RB-844 Boîte à	boutons
Dell Laptop	Dell (https://dell.com)	Precision 7520	Stimulus
Computer EyeLink Eye Tracker	SR Research (https://www.sr-research.com)	1000 Plus Remote avec ordinateur hôte et support de bras LCD	Eye tracking
MATLAB	MathWorks Inc	R2016a (RRID : SCR_ 001622)	Analyse de données
Neuralynx Neurophysiology System	Neuralynx (https://neuralynx.com)	ATLAS 128	Electrophysiology
Osort	Open source	v4.1 (RRID : SCR_015869)	Algorithme de tri des pointes
Psychophysique Toolbx	Open source	PTB3 ( RRID : SCR_002881)	Boîte à outils Matlab pour mettre en œuvre des expériences psychophysiques