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

Un avantage principal de notre technique est qu’elle permet l’enregistrement simultané de la position du boîtier, de la taille de la pupille et des neurones simples chez les patients implantés avec des électrodes de profondeur au chevet du patient. Cela nous permet de déterminer s’il existe des neurones dans le cerveau humain dont l’activité est sensible aux mouvements oculaires et à l’identité du stimulus actuellement fixé. Bien que cette technique ne soit pas conçue pour étudier une maladie particulière, elle est bien adaptée pour étudier les maladies neurologiques qui entraînent des mouvements oculaires anormaux ou d’autres anomalies motrices oculaires.

Nand Chandravadia et James Lee, associés de recherche de mon laboratoire, démontreront la procédure. Et Erika Quan, technicienne neurodiagnostique à Cedars-Sinai. Pour commencer, connectez les électrodes au système d’enregistrement et placez le patient debout.

Ensuite, connectez l’ordinateur de stimulus au système d’électrophysiologie et au traqueur oculaire. Placez le système de suivi oculaire infrarouge non invasif à distance sur un chariot mobile robuste. Ensuite, fixez un bras flexible qui tient un écran LCD sur le chariot.

Placez une alimentation entièrement chargée et ininterrompue sur le chariot de suivi oculaire et connectez tous les appareils liés au suivi oculaire à l’alimentation électrique plutôt qu’à une source d’énergie externe. Assurez-vous que l’appareil IV connecté au patient fonctionne sur batterie et n’est pas branché sur le mur. Démarrez le logiciel de suivi oculaire.

Réglez la distance entre le patient et l’écran LCD entre 60 et 70 centimètres. Ajustez également l’angle de l’écran LCD de sorte que la surface de l’écran soit approximativement parallèle au visage du patient. Placez un autocollant sur le front du patient afin que le traqueur oculaire puisse s’ajuster aux mouvements de la tête.

Maintenant, ajustez la hauteur de l’écran par rapport à la tête du patient de telle sorte que la caméra du traqueur oculaire est approximativement à la hauteur du nez du patient. Fournissez au patient une boîte à boutons ou un clavier. Vérifiez que les déclencheurs et la pression sur le bouton sont enregistrés correctement avant de commencer l’expérience.

Démarrez le logiciel d’acquisition. Inspectez d’abord visuellement les potentiels de champ local à large bande et assurez-vous qu’ils ne sont pas contaminés par le bruit des lignes. Sinon, suivez les procédures standard pour éliminer le bruit.

Pour identifier les neurones simples, la bande passe filtrer le signal de 300 hertz à huit kilohertz. Sélectionnez l’un des huit microfils comme référence pour chaque faisceau de microfils. Activez l’enregistrement des données en tant que fichier nrd avant l’enregistrement.

Ajustez la distance et l’angle entre le traqueur oculaire et le patient afin que le marqueur cible, la distance de la tête, la pupille et la réflexion cornéenne soient marqués comme étant prêts. Ceci est indiqué en vert dans le logiciel de suivi oculaire. Cliquez sur l’œil à enregistrer et réglez le taux d’échantillonnage à 500 hertz.

Utilisez l’ajustement automatique de la pupille et le seuil de réflexion cornéenne. Calibrez le traqueur oculaire avec la méthode de grille intégrée au début de chaque bloc. Confirmez que les positions des yeux s’enregistrent bien comme grille.

Sinon, refaire l’étalonnage. Acceptez l’étalonnage et faites la validation. Acceptez la validation si l’erreur de validation maximale est inférieure à deux degrés et que l’erreur de validation moyenne est inférieure à un degré.

Sinon, refaire la validation. Ensuite, effectuez la correction de dérive et passez à l’expérience réelle. Dans cette tâche de recherche visuelle, utilisez les stimuli d’une étude précédente effectuée par ce groupe et suivez la procédure de tâche décrite précédemment.

Fournir des instructions de tâche aux participants. Demandez aux participants de trouver un élément cible dans le tableau de recherche et de répondre dès que possible. Demandez aux participants d’appuyer sur le bouton gauche d’une boîte de réponse s’ils trouvent la cible et appuyez sur le bouton droit s’ils pensent que la cible est absente.

Indiquez explicitement aux participants qu’il y aura des essais présents sur la cible et absents de la cible. Démarrez le logiciel de présentation de stimulus et exécutez la tâche. Présentez un signal cible pendant une seconde et présentez le tableau de recherche à l’aide du logiciel de présentation de stimulus.

Enregistrez les appuie-boutons et fournissez des commentaires d’essai par essai aux participants. Pour illustrer l’utilisation de cette méthode, 228 neurones simples ont été enregistrés du lobe temporel médial humain tandis que les patients accomplissaient une tâche visuelle de recherche comme montré ici. Au cours de cette tâche, il a été étudié si l’activité des neurones différenciait entre les fixations sur les cibles et les distrayants.

Lorsque les réponses ont été alignées à la presse à boutons, on a constaté que les neurones présentaient une activité différentielle entre les essais actuels et les essais absents de la cible. Les lignes noires représentent l’apparition et le décalage de la file d’attente de recherche. Ce neurone a augmenté son taux de tir pour les essais actuels sur la cible, mais pas pour les essais sans cible.

Inversement, ce neurone a diminué son taux de tir pour les essais actuels sur la cible, mais pas pour les essais sans cible. Un sous-ensemble de neurones médiaux du lobe temporal a montré des activités significativement différentes entre les fixations sur les cibles et les distrayants. En outre, un type de ce neurone cible a eu une plus grande réponse aux cibles par rapport aux distrayants tandis que l’autre a eu une plus grande réponse aux distrayants par rapport aux cibles.

Ensemble, ce résultat démontre qu’un sous-ensemble de neurones médiaux du lobe temporal code si la fixation actuelle a atterri sur une cible ou non. Il est essentiel de s’assurer que le traqueur oculaire n’introduit pas de bruit dans l’enregistrement. Tout bruit doit être supprimé avant que les expériences ne soient effectuées.

Si le bruit persiste, assurez-vous que l’écran utilisé pour afficher le stimulus sur le sujet dispose d’une alimentation externe. Échangez des alimentations électriques contre des alimentations plus de haute qualité généralement utilisées pour des applications audio haut de gamme. Après cette procédure, l’analyse des pointes et des mouvements oculaires est effectuée pour extraire des informations à partir des données qui permettront au chercheur d’étudier les réponses neuronales aux mouvements oculaires.

Cette méthode ouvre la voie à l’exploration de nombreuses questions sans réponse qui nécessitent une analyse des fixations, telles que la façon dont les neurones conduisent collectivement les fixations à des objets intéressants dans une scène.