חוקרים את הפונקציה של עומק קליפת מוח ומבנים קורטיקליים שימוש stereotactic Electroencephalography: לקחים מCortex Anterior cingulate

המטרה הכללית של הליך זה היא להקליט אותות אלקטרופיזיולוגיים מעומקי המוח. הדבר משיג תחילה על ידי הצבת אלקטרודות באזורי היעד הרלוונטיים. לאחר מכן, מערך רכישת הנתונים מותקן לצד מיטתו של המטופל, ובשלב הסופי המטופל מקבל הנחיות כיצד לבצע משימה קוגניטיבית פשוטה.

האותות האלקטרופיזיולוגיים נרשמים באמצעות האלקטרודות בזמן שהמטופל מבצע את המטלה. לבסוף, נעשה שימוש בניתוח ספקטרלי רב-מסננים (multi tapered spectral analysis) כדי להדגים שונות בפעילות הפוטנציאל של השדה המקומי בקליפת הקורטקס הסינגולרי הקדמי-גבי, בהתאם לרמת הקושי של המטלה הקוגניטיבית. היתרון של סטריאו-אנקפאלוגרפיה על פני טכניקות הקלטה אחרות, כגון השתלה של רשת סוב-דוראלית, הוא שבמדד סטריאו-EEG יש לנו גישה למבנים עמוקים בתוך המוח.

זהו יתרון קליני כאשר אנו סבורים שהשבבים עשויים לנבוע ממבנים עמוקים אלה, וכן מנקודת מבט מחקרית, מכיוון שזה מעניק לנו גישה לאזורים במוח שאין לנו גישה אליהם בדרך אחרת. בחירת המטופלים היא קריטית, כיוון שטכניקה זו מתאימה במיוחד לאיתור של שבבים המגיעים ממבנים קורטיקליים וסוב-קורטיקליים עמוקים. הקלטות מסוג זה יכולות לסייע לנו להשיב על שאלות מפתח בתחום האפילפסיה, למשל, היכן מתחילים השבבים?

לאן מתפשטים התכףים, וכיצד אנו ממפים אזורים אלו? באמצעות טכניקות EEG סטנדרטיות. עם זאת, שיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי אפילפסיה ומקור התכףים, וניתן להחילה אותה גם על היבטים אחרים של מדעי המוח, כגון קוגניציה, זיכרון ומודעות חברתית. באופן כללי, אנשים שאינם מנוסים בשיטה זו יתקלו בקשיים בשלב רכישת הנתונים, מכיוון שרכישת אותות אלקטרופיזיולוגיים עשויה להיות מורכבת.

בעקבות סריקת ה-CT, החזירו את המטופל לחדר הניתוח והכינו את שטח הניתוח בהתאם לשיטות סטריליזציה שגרתיות. לאחר מכן, בעזרת קואורדינטות סטריאוטקטיות מודפסות מהסריקה, הגדירו את הקואורדינטות עבור אלקטרודת העומק הראשונה על מסגרת הראש במישורים האנכיים הלטרליים ובמישורים הקדמיים-אחוריים. הקואורדינטות מאומתות ומעודכנות במידת הצורך על ידי מנתח מסייע. בעזרת תחנת עבודה ממוחשבת בחדר הניתוח, השתמשו בבלוק המנחה כדי לזהות את נקודת ההחדרה על העור וסמנו מיקום זה בעזרת עט סימון.

הזריקו מיליליטר אחד עד שניים של אלחוש מקומי לתוך החתך המסומן. לאחר מכן, השתמשו בסכין מנתחים מס' 11 כדי לבצע חתך רדוד בקו החתך המסומן עד לגולגולת, והשתמשו במכשיר כוייה חד-קוטבי (monopolar cautery) עם ראש מוגן כדי לכוות את הדרמיס ואת הרקמה העמוקה באמצעות בלוק ההנחיה. כדי לשמור על מסלול נכון, צרו חור קידוח באמצעות מקדח ברגה בקוטר 2.1 מילימטר ומקדחה חשמלית ידנית.

פתחו את הקשיחה (dura) באמצעות כautery מונופולרי בהנחיית גשש מנתח נוקשה ומצופה, תוך המשך הנחיית המסלול בעזרת בלוק ההנחיה. הבריגו בורג עיגון אל תוך החור והניחו גשש סטילט שנמדד מראש דרך בורג העיגון כדי ליצור נתיב עבור האלקטרודה. לאחר מכן, הקידמו בזהירות את האלקטרודה לעומק שחושב מראש, והדקו את מכסה בורג העיגון כדי לקבע את האלקטרודה ברגע שהיא במקומה.

כדי להבטיח מסלול מיקום הולם עבור כל האלקטרודות, הכניסו את הפלורוסקופ העטוף בסביבה סטרילית לשדה הניתוח והשיגו תמונת פלורוסקופיה במישור AP. לאחר מכן, חברו את האלקטרודות למערכת ה-EEG הקלינית כדי לוודא עכבות (impedances) מתאימות. הניחו את התחבושת.

הסר את מסגרת הראש הסטריאוטקסית, והער את המטופל מההרדמה. לצורך הגדרת המטלה ההתנהגותית, פתח את התוכנה ההתנהגותית המתאימה והגדר את קובץ התנאים שנועד להרצת מטלת ההפרעה מריבוי מקורות (multisource interference task). כדי לכלול את כל ארבעת סוגי הניסויים בתדירות שווה, לחץ על כפתור הגדרת התנאים כדי לבחור את קובץ התנאים הרצוי.

לאחר מכן, לחצו על test בתיבת התצוגה כדי לבחון את מסך התצוגה ההתנהגותי. גירוי הראייה לבדיקה אמור להופיע למשך שתי עד שלוש שניות. כעת, חברו את תיבת הכפתורים (button box) לכניסות האנלוגיות בלוח רכישת הנתונים ולמקור מתח.

השתמשו בכבל סרט המחולק לתשעה סרטים כדי לחבר שמונה מהסרטים לפורטים 0 עד 7 בחלק של ה-digital IO בלוח רכישת הנתונים. חברו את הסרט התשיעי לפורט 0 בחלק ה-digital PFI של הלוח. לאחר מכן, הגדירו את קצב הדגימה הרצוי בתוכנת מעבד אותות העצבים.

לדוגמה, כאן, קצב הדגימה הרצוי נקבע ל-50,000 דגימות לשנייה עם alias ו-down sample מקוון של 1000 דגימות לשנייה. השלימו את ההגדרה על ידי חיבור המגבר למעבד האותים העצבי באמצעות כבל סיב אופטי, וחיבור מעבד האותים העצבי למזרים הנתונים ולכרטיס ה-PCI האופטי במחשב רכישת הנתונים העצביים באמצעות כבל סיב אופטי. המפתח להבטחת רכישה מוצלחת של נתונים הוא לבחון את מערך עיבוד האותים לפני הכניסה לחדר המטופל, כדי שההקלטה תוכל להתבצע בצורה חלקה.

כאשר המוניטור ההתנהגותי מוכן, העבירו את מתקן המחקר לחדרו של המטופל, והניחו את המוניטור מול המטופל על שולחן נייד. חברו את המוניטור למחשב הבקר ההתנהגותי באמצעות כבל DVI סטנדרטי, והניחו את מתקן ההקלטה במיקום שאינו מפריע.

בשלב הבא, חברו את מערכת המחקר לתיבת הפיצול המפרידה בין הקלטת המחקר למערכת הקלינית. לאחר מכן, מסרו את תיבת הכפתורים למטופל והנחו אותו לזהות את המטרה באמצעות לחיצה על הכפתור המתאים. לבסוף, לחצו על run כדי להפעיל את המשימה ואפשרו למטופל להשלים שני בלוקים של 150 ניסיונות כל אחד, תוך שימוש בתוכנת מעבד האותות העצביים לשליטה בפרמטרי ההקלטה.

לאחר בחירת המטופל להשתלת אלקטרודות EEG סטריאוטקטיות, מבוצע MRI וולומטרי עם הדגשה ב-T1 ו-T2. מסלולי האלקטרודות של ה-EEG הסטריאוטקטי מתוכננים לאחר מכן באמצעות ניווט סטריאוטקטי של רצפי ה-MRI הוולומטריים. טכניקה זו מקלה על איסוף פוטנציאלי שדה מקומיים ממבנים עמוקים בתוך הקורטקס, כגון הקורטקס הסינגולרי הקדמי הדורסלי כפי שמוצג כאן, דבר שלא היה אפשרי באמצעות השתלה טיפוסית של אלקטרודות שטח.

לאחר מספר מספיק של ניסיונות במטלת הפרעה רב-מקורית, נתוני הפוטנציאל השדה המקומי (LFP) מאלקטרודות ה-EEG הסטריאוטקטיות בקליפת המוח החגורתית הקדמית הגבנית (dorsal anterior cingulate cortex) עוברים עיבוד מקדמי כדי לסנכרן את נתוני הפוטנציאל השדה המקומי להצגת ה-Q לצורך ניתוחים המשכיים. לאחר מכן, ברגע שנתוני הפוטנציאל השדה המקומי סונכרנו, ניתן לבצע להם מיצוע כדי לבחון את השינויים בתגובה האלקטרופיזיולוגית הממוצעת בין סוגי הניסיונות. בהמשך, יוצגו ספקטרוגרמות multi-taper כדי לחקור את השינויים בפס התדרים לאורך זמן.

ואכן, מחקרי EEG מהקרקפת הצביעו על מעורבותן של רצועות תדרים שונות בפעילות שנצפתה בקליפת קשרית החגורה הקדמית הגבית (dorsal anterior cingulate cortex). ניתוח תדר-זמן הוא שיטה חשובה לקשר בין השינויים האלקטרופיזיולוגיים שנצפו בקליפת קשרית החגורה הקדמית הגבית לבין ההתנהגות התואמת לה. לאחר השליטה בשיטה, הפרוצדורה אורכת כשעתיים עד שלוש שעות עם סיבוכים מינימליים.

בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור להתאים את המטלה הקוגניטיבית לאזור הקורטיקלי או הסוב-קורטיקלי המוקלט. לאחר ביצוע פרוצדורה זו, ניתן להחיל שיטות ניתוח נתונים אחרות, כגון ניתוח תדר-זמן. אלה מאפשרים לנו להבחין בין ההשפעות של סוגים שונים של תנודות עצביות בזמנים שונים.

לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי האופן שבו מקליטים אותות אלקטרופיזיולוגיים מעומק המוח באמצעות אלקטרודות הממוקמות בסטריאוטקסים ומערכת לרכישת נתונים.