מעקב עיניים סימולטני והקלטה של נוירון יחיד לזיהוי נוירונים סלקטיביים למטרה

תקציר

מקור: Wang, S., et al. מעקב עיניים סימולטני והקלטות נוירון יחיד בחולי אפילפסיה אנושית. J. Vis. Exp. (2019).

הסרטון מדגים בדיקה לזיהוי נוירונים סלקטיביים למטרה באמצעות מעקב עיניים סימולטני והקלטות של נוירון יחיד. על משתתף אנושי מוטלת המשימה לזהות אובייקט מטרה בין מערך אובייקטים בתצוגה, ועוקבים אחר תנועת העין. במקביל, קצב הירי של תאי עצב בודדים נרשם באמצעות אלקטרודות המושתלות במוח. הנתונים משתי ההקלטות מתואמים כדי להעריך את נוכחותם של נוירונים סלקטיביים מטרה.

פרוטוקול

כל ההליכים המערבים משתתפים אנושיים בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיות, הלאומיות והבינלאומיות לרווחת האדם ונבחנו על ידי ועדת הבדיקה המוסדית המקומית.

1. משתתפים

1. גייסו חולים נוירוכירורגיים עם אפילפסיה עיקשת שעוברים מיקום של אלקטרודות תוך גולגולתיות כדי למקם את ההתקפים האפילפטיים שלהם.
2. הכנס אלקטרודות עומק עם מיקרו-חוטים מוטבעים לכל מיקומי המטרה שצוינו קלינית, הכוללים בדרך כלל תת-קבוצה של אמיגדלה, היפוקמפוס, פיתול החגורה הקדמי ואזור מוטורי קדם-משלים. ראה פרטים על ההשתלה בפרוטוקול הקודם שלנו.
3. לאחר שהמטופל חוזר ליחידה לניטור אפילפסיה, חבר את ציוד ההקלטה הן להקלטות מאקרו והן למיקרו. זה כולל הכנה קפדנית של עטיפת ראש הכוללת שלבי ראש. לאחר מכן, המתן עד שהמטופל יתאושש מהניתוח ובצע בדיקות כאשר המטופל ער לחלוטין (בדרך כלל לפחות 36 עד 48 שעות לאחר הניתוח).

2. מערך ניסיוני

1. חברו את מחשב הגירוי למערכת האלקטרופיזיולוגית ולמעקב העיניים בהתאם לתרשים באיור 1.
2. השתמש במערכת מעקב עיניים אינפרא אדום לא פולשנית מרחוק (ראה טבלת חומרים). הניחו את מערכת מעקב העיניים על עגלה ניידת חזקה (איור 1A, B). לאותה עגלה, חברו זרוע גמישה המחזיקה צג גביש נוזלי (LCD). השתמש במצב מרוחק כדי לעקוב אחר ראשו ועיניו של המטופל.
3. הנח אל-פסק (UPS) טעון במלואו על עגלת המעקב אחר העיניים וחבר את כל המכשירים הקשורים למעקב אחר העיניים (כלומר, צג LCD מול המטופל, מצלמת מעקב עיניים ומקור אור ומחשב מארח למעקב עיניים) לאל-פסק במקום למקור מתח חיצוני.
4. כוונן את המרחק בין המטופל למסך LCD ל 60-70 ס"מ וכוונן את זווית מסך ה- LCD כך שפני המסך יהיו מקבילים בערך לפניו של המטופל. כוונן את גובה המסך ביחס לראשו של המטופל כך שהמצלמה של עוקב העיניים תהיה בערך בגובה אפו של המטופל.
5. ספק למטופל את תיבת הלחצנים או המקלדת. ודא שהטריגרים (Transistor-Transistor Logic, TTL) ולחיצת כפתור מוקלטים כראוי לפני תחילת הניסוי.

3. הקלטה של נוירון יחיד

1. הפעל את תוכנת הרכישה. ראשית, בדוק חזותית את פוטנציאלי השדה המקומיים בפס רחב (0.1 הרץ - 8 קילוהרץ) וודא שהם אינם מזוהמים על ידי רעש קו. אחרת, בצע את ההליכים הסטנדרטיים כדי להסיר רעש.
2. כדי לזהות נוירונים בודדים, פס פס מסנן את האות (300 הרץ - 8 קילוהרץ). בחר אחד משמונת המיקרו-חוטים כהפניה לכל חבילת מיקרו-חוטים. בדוק הפניות שונות והתאם את הייחוס כך ש-(1) 7 הערוצים האחרים יראו נוירונים ברורים, ו-(2) הייחוס לא יכיל נוירונים. הגדר את טווח הקלט להיות ±- 2,000 μV.
3. אפשר שמירת הנתונים כקובץ NRD (כלומר, קובץ הנתונים הגולמיים בפס רחב שישמש למיון דוקרנים לא מקוון לאחר מכן) לפני הקלטת הנתונים. הגדר את קצב הדגימה ל- 32 קילוהרץ.

4. מעקב עיניים

1. הפעל את תוכנת המעקב אחר העיניים. מכיוון שמדובר במערכת ללא קיבוע ראש, הניחו את המדבקה על מצחו של המטופל כך שעוקב העיניים יוכל להתאים את עצמו לתנועות הראש.
2. כוונן את המרחק והזווית בין עוקב העיניים למטופל כך שסמן המטרה, מרחק הראש, האישון והשתקפות הקרנית (CR) יסומנו כמוכנים (כפי שמוצג בירוק בתוכנת המעקב אחר העיניים; איור 2 מציג דוגמה טובה למסך הגדרת המצלמה). לחץ על העין כדי להירשם והגדר את קצב הדגימה ל 500 הרץ.
3. השתמש בכוונון אוטומטי של סף האישון וה- CR. עבור מטופלים המרכיבים משקפיים, יש לכוונן את המיקום ו/או הזווית של התאורה והמצלמה כך שההשתקפויות מהזכוכית לא יפריעו לרכישת האישונים.
4. כייל את מעקב העיניים באמצעות שיטת הרשת המובנית בת 9 נקודות בתחילת כל בלוק. ודא שמיקומי העיניים (מוצגים כ- "+") נרשמים יפה כרשת של 9 נקודות. אחרת, בצע שוב כיול.
5. קבל את הכיול ובצע אימות. קבל את האימות אם שגיאת האימות המרבית היא <- 2° ושגיאת האימות הממוצעת היא <- 1°. אחרת, בצע אימות מחדש.
6. לעשות תיקון סחף ולהמשיך לניסוי בפועל.

5. משימה

1. במשימת חיפוש חזותית זו, השתמש בגירויים מהמחקר הקודם שלנו ופעל לפי הליך המשימה כפי שתואר קודם.
2. ספק הוראות משימה למשתתפים. הנחו את המשתתפים למצוא את פריט היעד במערך החיפוש ולהגיב בהקדם האפשרי. הנחו את המשתתפים ללחוץ על הכפתור השמאלי של תיבת תגובה (ראו רשימת חומרים) אם הם מוצאים את המטרה, ועל הכפתור הימני אם הם חושבים שהמטרה נעדרת. להנחות במפורש את המשתתפים כי יהיו ניסויים נוכחים מטרה ויעדרי מטרה.
3. הפעל את תוכנת מצגת הגירוי (ראה טבלת חומרים) והפעל את המשימה: הצג רמז יעד עבור 1 שניות והצג את מערך החיפוש באמצעות תוכנת מצגת הגירויים. הקלט לחיצות על לחצנים וספק משוב ניסיון אחר ניסיון (נכון, שגוי או פסק זמן) למשתתפים.

תוצאות

איור 1. מערך ניסיוני. (A) בפאנלים השמאליים מופיע שרטוט של הקשרים בין המערכות השונות. מחשב הגירוי משמש כבקר המרכזי. הוא מתחבר למערכת האלקטרופיזיולוגית דרך היציאה המקבילית ושולח פולסי TTL כטריגרים. מחשב הגירוי מתחבר למערכת מעקב העיניים באמצעות כבל Ethernet, עליו הוא שולח הודעות טקסט לעוקב העיניים ומקבל את מיקום המבט הנוכחי באינטרנט. מחשב הגירוי מציג גירויים גם על מסך הגירוי (VGA) ומקבל...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
תיבת התגובה של Cedrus	Cedrus (https://cedrus.com/)	RB-844	תיבת לחצן
מחשב נייד של Dell	Dell (https://dell.com)	דגם Precision 7520	מחשב גירוי
מעקב עיניים EyeLink	SR Research (https://www.srresearch.com)	שלט רחוק 1000 Plus עם מחשב מארח נייד ותושבת זרוע LCD	מעקב אחר תנועות העיניים
מערכת נוירופיזיולוגיה Neuralynx	Neuralynx (https://neuralynx.com)	אטלס 128	אלקטרופיזיולוגיה
סורט	קוד פתוח	גרסה 4.1 (RRID: SCR_015869)	אלגוריתם מיון ספייק
פסיכופיזיקה Toolbx	קוד פתוח	PTB3 ( RRID: SCR_002881)	ארגז הכלים של Matlab ליישום ניסויים פסיכופיזיים
MATLAB	MathWorks Inc	R2016a (RRID: SCR_001622)	ניתוח נתונים