Étude de la fonction de Deep corticale et structures sous-corticales Utilisation stéréotaxique électroencéphalographie: Leçons du cortex cingulaire antérieur

L'objectif général de cette procédure est d'enregistrer des signaux électrophysiologiques provenant des régions profondes du cerveau. Cela est réalisé en plaçant d'abord des électrodes dans les régions cibles d'intérêt. Ensuite, le dispositif d'acquisition de données est installé au chevet du patient, et le patient reçoit des instructions sur la manière d'effectuer une tâche cognitive simple lors de la dernière étape.

Les signaux électrophysiologiques sont enregistrés par l'intermédiaire des électrodes pendant que le patient accomplit la tâche. En fin de compte, une analyse spectrale multiparamétrique est utilisée pour démontrer les variations du champ local, de l'activité potentielle dans le cortex cingulaire antérieur dorsal, selon la difficulté de la tâche cognitive. L'avantage de l'électroencéphalographie stéréotaxique par rapport à d'autres techniques d'enregistrement, telles que l'implantation de grilles sous-durales, est qu'avec l'EEG stéréotaxique, nous avons accès à des structures profondes du cerveau.

Ceci constitue un avantage sur le plan clinique lorsque nous pensons que les crises peuvent provenir de ces structures profondes, ainsi que du point de vue de la recherche, car cela nous donne accès à des régions du cerveau auxquelles nous n'avons pas accès autrement. Le choix des patients est donc particulièrement important, car cette technique convient particulièrement à la localisation des crises provenant de structures corticales et sous-corticales profondes. Des enregistrements de ce type peuvent nous aider à répondre à des questions essentielles dans le domaine de l'épilepsie, par exemple : où les crises commencent-elles ?

Où les crises se propagent-elles, et comment cartographier ces zones ? En utilisant des techniques standard d'EEG, cette méthode peut fournir des informations sur l'épilepsie et l'origine des crises, et nous pouvons également l'appliquer à d'autres aspects des neurosciences, tels que la cognition, la mémoire et la conscience sociale. En général, les personnes novices dans cette méthode éprouvent des difficultés avec l'acquisition des données liée à la technique, car l'enregistrement de signaux électrophysiologiques peut être complexe.

Après le scanner CT, ramener le patient en salle d'opération et préparer le champ chirurgical selon les méthodes stériles habituelles. Ensuite, à l’aide des coordonnées stéréotaxiques imprimées issues du scanner, régler les coordonnées de la première électrode de profondeur sur le cadre crânien dans les plans latéral vertical et antéropostérieur. Les coordonnées sont vérifiées et modifiées si nécessaire par un chirurgien assistant. À l’aide d’une station de travail informatique en salle d’opération, utiliser le bloc-guide pour identifier le site d’insertion sur la peau et marquer cette position avec un stylo marqueur.

Injectez un à deux millilitres d'anesthésie locale dans l'incision marquée. Ensuite, utilisez un scalpel n°11 pour inciser légèrement l'incision marquée jusqu'au crâne, puis utilisez un bistouri électrochirurgical monopolaire dirigé à l’aide d’un optérateur gainé pour cautériser le derme et les tissus profonds à l’aide du bloc-guide. Pour maintenir la trajectoire appropriée, créez un orifice à l’aide d’un foret hélicoïdal de 2,1 millimètres et d’un perceuse électrique portative.

Ouvrir la dure-mère à l’aide d’une cautérisation monopolaire guidée par une sonde rigide recouverte, tout en maintenant le guidage de la trajectoire avec le bloc-guide. Visser un boulon d’ancrage dans le trou et insérer une sonde stylet prémesurée à travers le boulon d’ancrage afin de créer un trajet pour l’électrode. Ensuite, avancer soigneusement l’électrode jusqu’à la profondeur prédéterminée, puis serrer le boulon d’ancrage muni d’un capuchon pour fixer l’électrode en place une fois celle-ci positionnée.

Pour garantir une trajectoire de placement adéquate pour toutes les électrodes, introduisez le fluoroscope stérile recouvert de champ opératoire dans le champ chirurgical et obtenez une image fluoroscopique en incidence antéropostérieure. Ensuite, reliez les électrodes au système clinique d'EEG afin de vérifier les impédances appropriées. Appliquez le pansement.

Retirez le cadre stéréotaxique de la tête et réveillez le patient de l'anesthésie. Pour configurer la tâche comportementale, ouvrez le logiciel comportemental approprié et sélectionnez le fichier de conditions conçu pour exécuter la tâche d'interférence multisource. Afin d'inclure les quatre types d'essais avec une fréquence égale, appuyez sur le bouton de réglage des conditions pour choisir le fichier de conditions souhaité.

Ensuite, cliquez sur « test » dans la boîte d'affichage pour tester le moniteur de présentation comportementale. Le stimulus visuel de test doit apparaître pendant deux à trois secondes. Ensuite, reliez la boîte de boutons aux entrées analogiques de la carte d'acquisition de données et à une source d'alimentation.

Utilisez un câble ruban divisé en neuf rubans pour connecter huit des rubans aux ports zéro à sept de la section E/S numérique de la carte d'acquisition de données. Connectez le neuvième ruban au port zéro de la section PFI numérique de la carte. Ensuite, réglez la fréquence d'échantillonnage souhaitée dans le logiciel du processeur de signaux neuronaux.

Par exemple, ici, la fréquence d'échantillonnage souhaitée est réglée à 50 000 échantillons par seconde avec un alias et un sous-échantillonnage en ligne de 1 000 échantillons par seconde. Terminez la configuration en connectant l'amplificateur au processeur de signal neural via un câble en fibre optique, puis le processeur de signal neural au diffuseur de données et à la carte PCI optique de l'ordinateur d'acquisition de données neurales via un câble en fibre optique. La clé pour garantir une acquisition de données réussie consiste à tester la configuration du traitement du signal avant d'entrer dans la chambre du patient afin qu'un enregistrement puisse se dérouler sans accroc.

Lorsque le moniteur comportemental est prêt, transporter le dispositif de recherche dans la chambre du patient et placer le moniteur devant le patient sur une table mobile. Connecter le moniteur à l'ordinateur de contrôle comportemental à l'aide d'un câble DVI standard et positionner le dispositif d'enregistrement dans un endroit discret.

Ensuite, connectez le système de recherche au boîtier séparateur qui isole l'enregistrement de recherche du système clinique. Puis, remettez la boîte à boutons au patient et demandez-lui d'identifier la cible en appuyant sur le bouton correspondant. Enfin, cliquez sur « Exécuter » pour lancer la tâche et laissez le patient effectuer deux blocs de 150 essais chacun, en utilisant le logiciel de traitement du signal neuronal pour contrôler les paramètres d'enregistrement.

Une fois qu'un patient est sélectionné pour la pose d'électrodes en électroencéphalographie stéréotaxique, une IRM volumétrique en T2 et en T1 avec produit de contraste est réalisée. Les trajectoires des électrodes d'électroencéphalographie stéréotaxique sont ensuite planifiées à l'aide de la navigation stéréotaxique basée sur les séquences IRM volumétriques. Cette technique permet la collecte de potentiels de champ locaux à partir de structures profondes du cortex, telles que le cortex cingulaire antérieur dorsal illustré ici, ce qui ne serait pas possible avec une disposition classique d'électrodes de surface.

Après un nombre suffisant d'essais de tâche d'interférence multisource, les données du potentiel de champ local provenant des électrodes d'électroencéphalographie stéréotaxique dans le cortex cingulaire antérieur dorsal sont prétraitées afin d'aligner les données du potentiel de champ local sur la présentation du Q pour des analyses ultérieures. Ensuite, une fois alignées, les données du potentiel de champ local peuvent être moyennées pour examiner les variations de la réponse électrophysiologique moyenne entre les types d'essais. Par la suite, des spectrogrammes à multitaper sont réalisés pour étudier les modifications des bandes de fréquence au cours du temps.

En effet, des études EEG du cuir chevelu ont mis en évidence le rôle de différentes bandes de fréquence dans l'activité observée dans le cortex cingulaire antérieur dorsal. L'analyse temporelle en fréquence constitue une méthode importante pour relier les modifications électrophysiologiques observées dans le cortex cingulaire antérieur dorsal aux comportements correspondants appropriés. Une fois maîtrisée, cette technique prend environ deux à trois heures et présente des complications minimales.

Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de se rappeler d'adapter la tâche cognitive à la région corticale ou sous-corticale en cours d'enregistrement. Après cette procédure, d'autres méthodes d'analyse des données peuvent être appliquées, telles que l'analyse en fréquence temporelle. Celles-ci nous permettent de démêler les effets de différents types d'oscillations neurologiques à différents moments.

Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière d'enregistrer des signaux électrophysiologiques en profondeur dans le cerveau à l'aide d'électrodes placées stéréotaxiquement et d'un dispositif d'acquisition de données.